JP2009036194A - 内接歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】トロコイド歯形を有するアウターロータとインナーロータとの間にクレセントが配置されたもので、流体の送出時に発生する脈動が原因として生じる振動を低減する内接歯車ポンプとすること。
【解決手段】内歯２１が形成されたアウターロータ２と、該アウターロータ２の内周側に配置されると共に前記内歯２１と噛合う外歯１１が形成されたインナーロータ1と、前記
アウターロータ２とインナーロータ１との間隙に配置されるクレセント３とからなること。前記インナーロータ１のそれぞれの各ピッチ間隔Ｐａは非等間隔として形成されること。前記アウターロータ２の内歯２１のピッチ間隔Ｐｂは前記インナーロータの外歯１１のピッチ間隔Ｐａに対応させること。
【選択図】図１

Description

本発明は、アウターロータとインナーロータとの間に配置されるクレセントが具備され、トロコイド歯形を有するインナーロータを備えたもので、流体の送出時に発生する脈動が原因として生じる振動を低減することができる内接歯車ポンプに関する。

クレセント（三日月形状物体）を有した内接歯車ポンプは、クレセントを使用しない内接歯車ポンプよりも吐出圧を高めることが出来るため、永らく使用されている。さらに、クレセントを有した内接歯車ポンプは、トロコイド歯形のロータを使用することで、更なる効率の向上と、吐出圧の増大を図ることが、近年研究されてきている。ところが、その開発において、効率や吐出性能の向上を図ろうとすれば、するほど、吐出脈動のピーク値が高くなり、ポンプ本体の振動が増加し、周辺機器にも悪影響を及ぼすという問題が発生するものである。

このことは、クレセントタイプの内接歯車ポンプにおいて、トロコイド形状の歯形を有するロータを使用したポンプでは、より吐出圧を高くすることが出来るために、今までよりも、一層、顕著にクローズアップされてきている。このような吐出脈動のピーク値を低減させる技術として特許文献１が挙げられる。
特開平７−２５３０８３号

特許文献１は、歯形等は、特定されてはいないものの、単に歯と歯のピッチ間隔を互いに異ならせたものでは、吐出脈動のピーク値を十分もしくは効果的に低減させることが出来ない事象が発生するおそれがある。また特許文献１は聴感上の騒音レベルの低減のみについて言及されたものであり、その他の効率や吐出性能の向上等の技術については、未解決である。さらに、具体的な吐出脈動低減手法については何ら述べられておらず、具体的な吐出脈動低減手法については不明のままである。本発明の目的は、液体の吐出量が一定量とならないようにして、流体の送出時に発生する脈動ピークを低減し、ポンプの振動及び騒音を小さくすることにある。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、内歯が形成されたアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置されると共に前記内歯と噛合う外歯が形成されたインナーロータと、前記アウターロータとインナーロータとの間隙に配置されるクレセントとからなり、前記インナーロータのそれぞれの各ピッチ間隔は非等間隔として形成され、前記アウターロータの内歯のピッチ間隔は前記インナーロータの外歯のピッチ間隔に対応させてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、前述の構成において、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数との公約数とした歯数の列を非等間隔ピッチ列とし、同等の非等間隔ピッチ列が繰り返し形成されてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、前述の構成において、前記非等間隔ピッチ列は３以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項５の発明を、前述の構成において、非等間隔ピッチにおける各外歯及び内歯の歯厚の大きさは異なるように設定されてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの歯形はトロコイド歯形としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項７の発明を、内歯が形成されたアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置されると共に前記内歯と噛合う外歯が形成されたインナーロータと、前記アウターロータとインナーロータとの間隙に配置されるクレセントとからなり、前記インナーロータのそれぞれの外歯の歯厚寸法は非均一として形成され、前記アウターロータのそれぞれの外歯の歯厚は前記インナーロータの歯厚寸法に対応させてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項８の発明を、前述の構成において、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数とは、両歯数の公約数の倍数とし、前記インナーロータの外歯において少なくとも最大公約数の歯数列で且つそれぞれ異なる歯厚を備えた単位外歯列が複数個備えられ、前記アウターロータには前記インナーロータの単位外歯列に対応する内歯が連続してなる単位内歯列が複数備えられてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項９の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの単位外歯列は、３以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決したものである。請求項１０の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項１１の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの歯形はトロコイド歯形としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１２の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータのそれぞれの内歯のピッチ角度は、前記外歯のピッチ角度に対応させてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項１３の発明を、前述の構成において、前記インナーロータの単位外歯列の外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータの単位外歯列の内歯のピッチ角度は、前記単位外歯列のピッチ角度に対応させてなる内接歯車ポンプとしたことにより、上記課題を解決したものである。

請求項１の発明によって、アウターロータとインナーロータの空隙箇所にクレセント（三日月状部材）が設けられた内接歯車形ポンプにおいて、インナーロータの外歯のピッチ間隔を互いに異ならせることで、インナーロータとアウターロータによって形成される吐出時におけるセルの大きさが異なり、各セルの運ぶ吐出量が不規則となって、吐出脈動のピーク値を低減し、もって聴感上の騒音レベル及び振動を低減することができるものである。

請求項２の発明によって、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数との公約数とした歯数の列を非等間隔ピッチ列とし、同等の非等間隔ピッチ列が繰り返し形成されたことにより、非均一（均一でない）な吐出量による不規則な吐出状態が周期的に連続して発生することになり、吐出脈動のピーク値をより一層低減させることができる。請求項３の発明によって、ピッチ間隔の周期を３枚以上とすることにより、３以上の異なるピッチ間隔が連続することができるものであり、ピッチ間隔の周期をより一層複雑化させることができ、より吐出脈動の不規則性を大きくすることができるものである。

請求項４の発明によって、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としたことにより、インナーロータとアウターロータの歯数の公約数を３以上にすることができ、不規則な３つ以上の異なる吐出状態を実現することができる。請求項５の発明は、非等間隔ピッチにおける各外歯及び内歯の歯厚の大きさが異なるように設定されることで、非等間隔なピッチによる不規則な脈動とすると共に、連続して異なる歯厚によって、異なる大きさのセルによる不規則な脈動を発生させることができる。請求項６の発明によって、インナーロータの歯形をトロコイド歯形としたことにより、脈動のピークを低減しながらも吐出性能を向上させることができる。

請求項７の発明では、前記インナーロータのそれぞれの外歯の歯厚寸法は非均一として形成され、前記アウターロータのそれぞれの外歯の歯厚は前記インナーロータの歯厚寸法に対応させたことにより、インナーロータのそれぞれの外歯の歯厚寸法が異なり、隣接する外歯間とクレセントとによって囲まれる空間体積（容積）が異なることになる。アウターロータもそれぞれの内歯の歯厚寸法が異なり、隣接する内歯間とクレセントとによって囲まれる空間体積（容積）が異なることになる。よって、インナーロータとアウターロータによって形成される吐出時におけるセルの大きさが異なり、各セルの運ぶ吐出量が不規則となって、吐出脈動のピーク値を低減し、もって聴感上の騒音レベル及び振動を低減することができるものである。

請求項８の発明では、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数とは、両歯数の公約数の倍数とし、前記インナーロータの外歯において少なくとも最大公約数の歯数列で且つそれぞれ異なる歯厚を備えた単位外歯列が複数個備えられ、前記アウターロータには前記インナーロータの単位外歯列に対応する内歯が連続してなる単位内歯列が複数備えられたことにより、前記単位外歯列及び単位内歯列を構成したことにより、吐出量による不規則な吐出状態が周期的に連続して発生することになり、吐出脈動のピーク値をより一層低減させることができる。

請求項９の発明を、前記インナーロータの単位外歯列は、３以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、３以上の異なる歯厚寸法の外歯が連続することができるものであり、単位外歯列の構成をより一層複雑化させることができ、より吐出脈動の不規則性を大きくすることができるものである。請求項１０の発明を、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としてなる内接歯車ポンプとしたことにより、インナーロータとアウターロータの歯数の公約数を３以上にすることができ、不規則な３つ以上の異なる吐出状態を実現することができる。請求項１１の発明では、前記インナーロータの歯形はトロコイド歯形としたことにより、脈動のピークを低減しながらも吐出性能を向上させることができる。

請求項１２の発明では、前記インナーロータの外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータのそれぞれの内歯のピッチ角度は、前記外歯のピッチ角度に対応させたことにより、より一層単位外歯列及び単位内歯列の構成を複雑にすることができ、吐出脈動のピーク値をより一層低減させることができる。請求項１３の発明では、前記インナーロータの単位外歯列の外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータの単位外歯列の内歯のピッチ角度は、前記単位外歯列のピッチ角度に対応させたことにより、さらに、より一層単位外歯列及び単位内歯列の構成を複雑にすることができ、吐出脈動のピーク値をより一層低減させることができる

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の第１実施形態の構成は、図１（Ａ）に示すように、主にインナーロータ１，アウターロータ２、クレセント３及びポンプケーシング４とからなる。ポンプケーシング４は、ロータ室４１と吸入ポート４２及び吐出ポート４３が形成されている。そして、前記吸入ポート４２及び吐出ポート４３は、ポンプケーシング４の外部に連通する流路がそれぞれ形成されている。また、前記ポンプケーシング４は、図示しないが、ケーシングカバーと共に使用される。

次に、前記インナーロータ１は、図２（Ａ）に示すように、外周側に複数の外歯１１，１１，…が形成されている。該外歯１１は、トロコイド形状の歯形（略トロコイド形状の歯形も含む）として形成されることもある。前記外歯１１，１１の間には、歯底部１２が形成されている。隣接する外歯１１，１１の間隔、すなわち、ピッチ間隔Ｐａは、それぞれ異なるように設定されているものであるが、この異なるピッチ間隔Ｐａの設定については後述する。

前記アウターロータ２は、図２（Ｂ）に示すように、内周側に複数の内歯２１，２１，…が形成され、前記内歯２１，２１，…の間には、歯底部２２が形成されている。前記インナーロータ１は、前記アウターロータ２の内周側に配置され前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…が前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…と噛み合う。同様に、前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…のピッチ間隔Ｐｂは、前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…と良好に噛合うことができるように、インナーロータ１の外歯１１，１１，…のピッチ間隔Ｐａに対応させて形成されたものである。また、前記インナーロータ１の外歯１１が、トロコイド歯形（略トロコイド形状の歯形も含む）とした場合には、前記アウターロータ２の内歯２１も、前記インナーロータ１の外歯１１に良好に噛合う歯形とする。このように、前記インナーロータ１の外歯１１をトロコイド歯形（略トロコイド歯形も含む）として形成されることにより、脈動のピークを低減しながらも吐出性能を向上させることができる。

クレセント３は、図１に示すように、前記アウターロータ２とインナーロータ１との間に形成される間隙に挿入配置されるものである。該間隙は、前記アウターロータ２の内周側と前記インナーロータ１の外周との間に形成される略半月形状のスペースのことをいう。前記クレセント３は、図２（Ｃ）に示すように、略半月形状又は弧状をなしており、弧状凹面側３１と弧状凸面側３２とから構成される。

前記クレセント３の弧状凹面側３１と、インナーロータ１の外歯１１，１１，…との間には、内側セルＳａが形成される〔図１（Ｂ）参照〕。同様に、前記クレセント３の弧状凸面側３２と、アウターロータ２の内歯２１，２１，…との間には、外側セルＳｂが形成される〔図１（Ｂ）参照〕。前記内側セルＳａは、インナーロータ１の外歯１１，１１とクレセント３の弧状凹面側３１によって囲まれた部分に形成された空隙部であり、前記外側セルＳｂは、内歯２１，２１，…とクレセント３の弧状凸面側３２によって囲まれた部分に形成された空隙部である。

前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…と、前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…との構成は、以下に示すような関係によって決定される。まず、前記インナーロータ１の複数の外歯１１，１１，…において、各隣接する外歯１１，１１の各ピッチ間隔Ｐａ，Ｐａ，…は、非等間隔として形成される。そして、前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…のピッチ間隔Ｐｂは、前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…のピッチ間隔Ｐａに外歯１１，１１，…と内歯２１，２１，…とが噛合うように対応させたものであり、これらのピッチ間隔Ｐｂ，Ｐｂ，…も異なる。

ピッチ間隔Ｐａの大きさは、隣接する外歯１１，１１のピッチ角度によって決定し、隣接する外歯１１，１１間の歯底部１２の範囲の大小が決定される。そして、隣接する外歯１１，１１の間で且つ隣接する外歯１１，１１の間に位置する歯底部１２を中心とし、前記内側セルＳａを構成する歯間領域１３が設定される〔図１（Ｂ），図２（Ａ）参照〕。該歯間領域１３は、対応する前記ピッチ間隔Ｐａと等しいものとなる。具体的には、図２（Ａ）に示すように、インナーロータ１における適宜の３つの外歯１１，１１，…のピッチ角度をα１，γ１，β１とし、そのピッチ間隔Ｐａの大小関係をα１＜γ１＜β１とする。この歯間領域１３は、前記ピッチ角度のα１，γ１，β１の大小関係に合わせて１３α，１３γ及び１３βと称する〔図２（Ａ）参照〕。

これによって、その領域の大きさは、１３α＜１３γ＜１３βとなる。すなわち、領域は、インナーロータ１の回転方向にしたがって小（１３α），大（１３γ），中（１３β）の順となる。そして、前記インナーロータ１と前記クレセント３との間に形成されるそれぞれの内側セルＳａ，Ｓａ，…の各体積も異なり、その体積において大小が存在することになる。したがって、複数の内側セルＳａによって移送される液体の量は内側セルＳａごとに変化する。

また、前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…の各ピッチ間隔Ｐｂは、インナーロータ１の外歯１１，１１，…の各ピッチ間隔Ｐａに噛合うように対応させる。このような構成によって、インナーロータ１とアウターロータ２とがクレセント３とによって形成される内側セルＳａ及び外側セルＳｂの体積が異なるようにして、吐出量がセル（内側セルＳａ，外側セルＳｂ）ごとに変化し、吐出脈動のピーク値を低減し、もって聴感上の騒音レベル及び振動の低減を図ったものである。

前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…とアウターロータ２の内歯２１，２１，…のピッチ間隔を以下のように定義する。まず、前記インナーロータ１の外歯１１，１１，…の歯数Ｚａと、アウターロータ２の内歯２１，２１，…の歯数Ｚｂとの公約数とした数値Ｎの歯数列をインナーロータ１側において、非等間隔ピッチ列Ｐｉとし、同等の非等間隔ピッチ列Ｐｉが繰り返し形成されたものである〔図２（Ａ）参照〕。すなわち、一つのインナーロータ１には、非等間隔ピッチ列Ｐｉが複数含まれる。

しかし、インナーロータ１の歯数Ｚａと、アウターロータ２の歯数Ｚｂの最大公約数の数値Ｎがインナーロータ１の歯数Ｚａと同一となる場合には、インナーロータ１には非等間隔ピッチ列Ｐｉは１つのみとなることもある。このような、実施形態としては、図６に示すように、インナーロータ１の歯数Ｚａが６で、アウターロータ２の歯数Ｚｂが１２の場合である。このときインナーロータ１の歯数Ｚａの６は、最大公約数であり、インナーロータ１には非等間隔ピッチ列Ｐｉが１つとなる。そして、この場合には、インナーロータ１の外歯１１，１１，…のピッチ間隔Ｐａは、全て相互に異なるものである。

前記非等間隔ピッチ列Ｐｉには、異なるピッチ間隔Ｐａで前記（公約数の）数値Ｎ個の外歯１１，１１，…によって、１単位（グループ）として形成されている。そして、非等間隔ピッチ列Ｐｉにおいて各ピッチ間隔Ｐａは、前記ピッチ角度（α，β，γ）の大，中，小によって変化し、非等間隔ピッチ列Ｐｉ内の歯間領域１３も変化する。また、非等間隔ピッチ列Ｐｉ内の複数の該歯間領域１３，１３，…の大小の並び順位は、不規則（ランダム）であることが好ましい。ただし、一つのインナーロータ１における、複数の非等間隔ピッチ列Ｐｉにおける歯間領域１３の大小の順位は、全て同じパターンで形成されている。前記アウターロータ２には、前記非等間隔ピッチ列Ｐｉと同様に（公約数の）数値Ｎ個の内歯２１，２１，…が異なるピッチ間隔Ｐｂによって構成された非等間隔ピッチ列Ｐｏが存在する。

次に、歯数Ｚａ，歯数Ｚｂ及び公約数の数値Ｎを具体的な整数値として説明する。インナーロータ１の歯数Ｚａを６とし、アウターロータ２の歯数Ｚｂを９とする。歯数Ｚａと歯数Ｚｂの公約数（数値Ｎ）は、『３』である。この数値は、歯数Ｚａ及び歯数Ｚｂの数値によっては必ずしも最大公約数ではないこともある。非等間隔ピッチ列Ｐｉは、異なるピッチ間隔Ｐａとなる３枚の外歯１１，１１，…によって構成される。その３枚の外歯１１，１１，…によって設定される３個の歯間領域１３，１３，…は、３つの異なるピッチ角度からなり、前述したようにα１，β１，γ１となる。その大小関係は、前述したようにα１＜γ１＜β１とすれば、その歯間領域１３の領域の大小関係は、１３α＜１３γ＜１３βである〔図２（Ａ）参照〕。

さらに、前記アウターロータ２の非等間隔ピッチ列Ｐｏは、異なるピッチ間隔Ｐｂで３枚の内歯２１，２１，…によって構成され、これら３枚の内歯２１，２１，…によって形成される歯間領域２３，２３，…は、３つのピッチ角度からなり前述したようにα２，β２，γ２となる。その非等間隔ピッチ列Ｐｏにおける複数の歯間領域２３，２３，…の大小の順位は、インナーロータ１の非等間隔ピッチ列Ｐｉ内の歯間領域１３，１３，…の大小の順位と同じパターンである。前記インナーロータ１には、２個の非等間隔ピッチ列Ｐｉが存在し、アウターロータ２には３個の非等間隔ピッチ列Ｐｏが存在する〔図２（Ｂ）参照〕。

それぞれの非等間隔ピッチ列Ｐｉ及び非等間隔ピッチ列Ｐｏには、３（公約数）個の外歯１１，１１，…及び内歯２１，２１，…が存在する。また歯間領域１３及び歯間領域２３の大小の順位の並び方は、適宜不規則にできる。たとえばロータの回転方向に従って、歯間領域１３，１３，…のピッチ角度（α，β，γ）の大きさの順位を小，中，大としたり大，中，小とすることもできる。ただし、アウターロータ２の非等間隔ピッチ列Ｐｏにおける歯間領域２３，２３，…の大小の順位は前記非等間隔ピッチ列Ｐｉと同一である。

このような構成にすることで、異なるピッチ間隔Ｐａ（Ｐｂ）で外歯１１（内歯２１）が移動することによって、異なる大きさの歯間領域１３（２３）によって形成される内側セルＳａ（外側セルＳｂ）の体積の大小の周期が単調変化とならず、非単調変化となる。よって、より不規則（ランダム）性の大きい吐出脈動を実現することができる。非単調変化とは、不規則なピッチ間隔Ｐａ（Ｐｂ）によって、大きさの異なる歯間領域１３（２３）が不規則的周期で所定の位置を移動することである。

図３乃至図５は、インナーロータ１が１回転する間に、ピッチ角度の異なる歯間領域１３α，１３β，１３γ或いは歯間領域２３α，２３β，２３γによって、体積の異なる内側セルＳａ及び外側セルＳｂが順次、吐出ポート４３に吐出する動作の状態を示している。インナーロータ１の任意の外歯１１には、黒丸が付されており、図３乃至図５に示すように該黒丸の外歯１１が１回転する状態が示されている。

また、非等間隔ピッチ列Ｐｉにおける不規則なピッチ間隔Ｐａで配列された外歯１１，１１，…の形状の大きさ、すなわち、歯厚寸法Ｗａは、それぞれ異なるものであり、前述したように外歯１１，１１，…に大きさの大小が存在し、これによって、内側セルＳａの体積も変化することもある〔図２（Ａ）参照〕。同様に、非等間隔ピッチ列Ｐｏにおける不規則なピッチ間隔Ｐｂで配列されたアウターロータ２の内歯２１，２１，…の形状の大きさ、すなわち、歯厚寸法Ｗｂは、それぞれ異なるものであり、前述したように内歯２１，２１，…に大きさの大小が存在し、これによって、外側セルＳｂの体積も変化する。

図６は、インナーロータ１の歯数Ｚａを６とし、アウターロータ２の歯数Ｚｂを１２としたものである。そして、歯数Ｚａと歯数Ｚｂとの公約数の数値６としたもので、これによって形成されるアウターロータ２の非等間隔ピッチ列Ｐｏの数は２となる。すなわち、前記公約数の数値をインナーロータ１の歯数Ｚａと等しくしたものである。また、図７（Ａ）は本発明の吐出脈動を示すグラフであり、図７（Ｂ）は従来技術の吐出脈動を示すものである。このグラフを比較すると、本発明は脈動を分散させることで、吐出脈動のピークが低減していることが示されている〔図７（Ａ）参照〕。

次に、本発明の第２実施形態を図８乃至図１２に基づいて説明する。この第２実施形態では、本発明の第１実施形態と同様の構成からなる内接歯車ポンプにおいて、図９（Ａ）に示すように、前記インナーロータ１のそれぞれの外歯１１，１１，…の歯厚の歯厚寸法Ｗａは非均一である。また、前記インナーロータ１の複数の外歯１１，１１，…において、各隣接する外歯１１，１１のピッチ角度θａ，θａ，…は、全て等角度として形成される〔図８（Ｂ），図９（Ａ）参照〕。すなわち外歯１１，１１，…のピッチ間隔Ｐａは、均一となっている。前記アウターロータ２のそれぞれの内歯２１，２１，…の歯厚寸法Ｗｂは、前記インナーロータ１の歯厚寸法Ｗａに対応させて、非均一としている。ここで、「対応」するの意味は、内接歯車ポンプとしてインナーロータ１の外歯１１，１１，…に対して、アウターロータ２の内歯２１，２１，…が噛み合い、前記インナーロータ１とアウターロータ２とが良好に回転を行うことができるようにすることである（図１０乃至図１２参照）。

前記インナーロータ１の外歯１１の歯厚寸法Ｗａは、基準ピッチ円Ｃａと交わる部分の寸法である〔図９（Ａ）参照〕。該基準ピッチ円Ｃａは、インナーロータ１の直径中心とし、前記外歯１１の歯先と歯底の中間位置を通過する仮想円である。各外歯１１の歯厚寸法Ｗａによって、それぞれの隣接する外歯１１，１１間の歯底部１２の形状が異なる。これによって、前記インナーロータ１のそれぞれの隣接する外歯１１，１１と、前記クレセント３との間に形成されるそれぞれの内側セルＳａ，Ｓａ，…の各体積も異なり、その体積において大小が存在することになる。したがって、複数の内側セルＳａによって移送される液体の量は内側セルＳａごとに変化する。なお、前記アウターロータ２にも基準ピッチ円Ｃｂが存在する〔図９（Ｂ）参照〕。

前記インナーロータ１のそれぞれ歯厚寸法Ｗａの異なる外歯１１，１１，…において、インナーロータ１の外歯１１，１１，…の歯数Ｚａと、前記アウターロータ２の内歯２１，２１，…の歯数Ｚｂとは、両歯数の公約数の倍数とする。前記インナーロータ１の外歯１１において、少なくとも最大公約数の個数からなる歯数列を構成し、この歯数列における外歯１１は、それぞれ異なる歯厚寸法Ｗａを備えたもので、この歯数列を単位外歯列Ｌｉと称する〔図９（Ａ）参照〕。この単位外歯列Ｌｉは、前述したように、（最大）公約数の数値Ｎ、すなわち、Ｎ個の外歯１１から構成されており、この単位外歯列Ｌｉが繰り返し形成されたものである。すなわち、一つのインナーロータ１には、単位外歯列Ｌｉが複数含まれる。

インナーロータ１の歯数Ｚａと、アウターロータ２の歯数Ｚｂの最大公約数の数値Ｎがインナーロータ１の歯数Ｚａと同一となる場合には、前記インナーロータ１には前記単位外歯列Ｌｉは、１つのみとなることもある。たとえば、前記インナーロータ１の歯数Ｚａが６で、アウターロータ２の歯数Ｚｂが１２の場合である。このときには、前記インナーロータ１の歯数Ｚａの６は、最大公約数であり、インナーロータ１には一つの単位外歯列Ｌｉのみから構成されることになり、この場合には、外歯１１，１１，…の歯厚寸法Ｗａは、全て相互に異なる。

前記単位外歯列Ｌｉに含まれる複数の外歯１１，１１，…のそれぞれの歯厚寸法Ｗａ，Ｗａ，…の大小の並び順位は、不規則（ランダム）であることが好ましい。ただし、一つのインナーロータ１における、複数の単位外歯列Ｌｉにおける歯厚寸法Ｗａの大小の並び順位は、全て同じパターンで形成されている。前記アウターロータ２には、前記単位外歯列Ｌｉと同様に（公約数の）数値Ｎ個の歯厚寸法Ｗｂの異なる内歯２１，２１，…からなる単位内歯列Ｌｏが設けられている〔図９（Ｂ）参照〕。すなわち、インナーロータ１とアウターロータ２とが噛み合って、適正に回転するとは、インナーロータ１の単位外歯列Ｌｉとアウターロータ２の単位内歯列Ｌｏとが周期的に噛み合うことである〔図８（Ａ）、図９乃至図１２参照〕。

次に、インナーロータ１の歯数Ｚａ，とアウターロータ２の歯数Ｚｂについて、前記公約数の数値Ｎを具体的な整数値として説明する。インナーロータ１の歯数Ｚａを６とし、アウターロータ２の歯数Ｚｂを９とする〔図９（Ａ），（Ｂ）参照〕。歯数Ｚａと歯数Ｚｂの公約数（数値Ｎ）は、『３』である。なお、この数値『３』は、歯数Ｚａ及び歯数Ｚｂの数値によっては必ずしも最大公約数ではないこともある。単位外歯列Ｌｉは、それぞれ異なる歯厚寸法Ｗａを有する３枚の外歯１１，１１，…によって構成される。ここで、単位外歯列Ｌｉに含まれる３枚の外歯１１，１１，…の歯厚寸法Ｗａに対して、それぞれに寸法が異なることを示すため、歯厚寸法Ｗａ1，歯厚寸法Ｗａ2，歯厚寸法Ｗａ3と称する。そして、その歯厚寸法の大小関係は、歯厚寸法Ｗａ1を最大寸法とし、歯厚寸法Ｗａ3を最小寸法とする。すなわち、歯厚寸法の大小関係は、Ｗａ1＞Ｗａ2＞Ｗａ3とする〔図９（Ａ）参照〕。

さらに、前記アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏは、それぞれ異なる歯厚寸法Ｗｂを有する３枚の内歯２１，２１，…によって構成される。この単位内歯列Ｌｏに含まれる内歯２１，２１，…に対しても、それぞれの歯厚寸法Ｗｂが異なることを示すため、歯厚寸法Ｗｂ1，歯厚寸法Ｗｂ2，歯厚寸法Ｗｂ3と称する。このように、前記インナーロータ１には、２個の単位外歯列Ｌｉ，Ｌｉを有しており、アウターロータ２には３個の単位内歯列Ｌｏ，Ｌｏ，…を有している〔図９（Ａ），（Ｂ）参照〕。

そして、歯厚寸法Ｗａ1の外歯１１は、歯厚寸法Ｗｂ3の内歯２１と、歯厚寸法Ｗｂ1の内歯２１との間の歯底部２２に噛み合い、歯厚寸法Ｗａ2の外歯１１は、歯厚寸法Ｗｂ1の内歯２１と、歯厚寸法Ｗｂ2の内歯２１との間の歯底部２２に噛み合い、さらに、歯厚寸法Ｗａ3の外歯１１は、歯厚寸法Ｗｂ2の内歯２１と、歯厚寸法Ｗｂ3の内歯２１との間の歯底部２２に噛み合い、インナーロータ１とアウターロータ２とはこの噛み合い状態を繰り返す（図１０乃至図１２参照）。

このような構成にすることで、インナーロータ１の単位外歯列Ｌｉに含まれるそれぞれ異なる歯厚寸法Ｗａ（Ｗａ1，Ｗａ2，Ｗａ3）を有する外歯１１，１１，…とクレセント３によって構成される内側セルＳａの体積の大小の周期は、単調変化とならず、非単調変化となる。よって、より不規則（ランダム）性の大きい吐出脈動を実現することができる。同様に、アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏに含まれるそれぞれ異なる歯厚寸法Ｗｂ（Ｗｂ1，Ｗｂ2，Ｗｂ3）を有する内歯２１，２１，…とクレセント３によって構成される外側セルＳｂの体積の大小の周期においても、単調変化とならず、非単調変化となる。よって、より不規則（ランダム）性の大きい吐出脈動を実現することができて、吐出脈動のピークを低減させることができる。

図１０乃至図１２は、インナーロータ１が１回転する間に、単位外歯列Ｌｉの異なる歯厚寸法（Ｗａ1，Ｗａ2，Ｗａ3）を有する外歯１１，１１，…とクレセント３によって、順次構成される内側セルＳａ，Ｓａ，…の体積が変化している状態を示すものである。また、前記インナーロータ１と共に回転するアウターロータ２の単位内歯列Ｌｏの異なる歯厚寸法（Ｗｂ1，Ｗｂ2，Ｗｂ3）を有する内歯２１，２１，…とクレセント３によって、順次構成される外側セルＳｂ，Ｓｂ，…の体積が変化している状態を示すものである。

次に、本発明の第３実施形態を図１３乃至図１６に基づいて説明する。この第３実施形態では、本発明の第２実施形態と同様の構成からなる内接歯車ポンプにおいて、インナーロータ１の外歯１１，１１，…のそれぞれのピッチ角度θａがそれぞれ異なるようにしたものである。すなわち、インナーロータ１において、外歯１１，１１，…のそれぞれの歯厚寸法Ｗａ及びピッチ角度θａが非均一で異なるものである。前記アウターロータ２のそれぞれの外歯２１，２１，…の歯厚寸法Ｗｂも前記インナーロータ１の外歯１１の歯厚寸法Ｗａに対応させて、ピッチ角度は非均一となる。

ここで、「対応」するの意味は、第１及び第２実施形態の場合と同様に内接歯車ポンプとしてインナーロータ１の外歯１１，１１，…と、アウターロータ２の内歯２１，２１，…とが良好に噛み合うことを言うものである。前記インナーロータ１の外歯１１の歯厚寸法Ｗａの定義においても第２実施形態と同様である。これによって、前記インナーロータ１のそれぞれの隣接する外歯１１，１１と、前記クレセント３との間に形成されるそれぞれの内側セルＳａ，Ｓａ，…の各体積も異なり、その体積において大小が存在することになり、同様に前記アウターロータ２のそれぞれの隣接する内歯２１，２１と、前記クレセント３との間に形成されるそれぞれの外側セルＳｂ，Ｓｂ，…の各体積も異なる。したがって、複数の内側セルＳａ及び外側セルＳｂによって移送される液体の量は、前記内側セルＳａ及び前記外側セルＳｂごとに変化する。

第３実施形態においても、インナーロータ１は単位外歯列Ｌｉを有し、アウターロータ２は単位内歯列Ｌｏを有するものであり、単位外歯列Ｌｉ及び単位内歯列Ｌｏは前述した第２実施形態の単位外歯列Ｌｉ及び単位内歯列Ｌｏにおける構成と同等である。前記単位外歯列Ｌｉに含まれる複数の外歯１１，１１，…のそれぞれの歯厚寸法Ｗａ，Ｗａ，…の大小の並び順位は、不規則（ランダム）であることが好ましい。

さらに、第２実施形態と同様に、一つのインナーロータ１における、複数の単位外歯列Ｌｉにおける歯厚寸法Ｗａの大小の並び順位は、全て同じパターンのくり返しで形成されている。前記アウターロータ２には、前記単位外歯列Ｌｉと同様に（公約数の）数値Ｎ個の歯厚寸法Ｗｂの異なる内歯２１，２１，…からなる単位内歯列Ｌｏが設けられている。インナーロータ１とアウターロータ２とが噛み合って、適正に回転するということは、インナーロータ１の単位外歯列Ｌｉと、アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏとが周期的に噛み合うことである。

次に、第２実施形態の場合と同様に、インナーロータ１の歯数Ｚａと、アウターロータ２の歯数Ｚｂの具体的な整数値として、インナーロータ１の歯数Ｚａを６とし、アウターロータ２の歯数Ｚｂを９とする〔図１３（Ａ），（Ｂ）参照〕。単位外歯列Ｌｉに含まれる３枚の外歯１１，１１，…の歯厚寸法Ｗａに対して、それぞれに寸法が異なることを示すため、歯厚寸法Ｗａ1，歯厚寸法Ｗａ2，歯厚寸法Ｗａ3とし、歯厚寸法の大小関係は、Ｗａ1＞Ｗａ2＞Ｗａ3とする〔図１３（Ａ）参照〕。

また、単位外歯列Ｌｉに含まれる外歯１１，１１，…のピッチ角度θａは、それぞれ異なるものとする。具体的には、歯厚寸法Ｗａ1と歯厚寸法Ｗａ2との外歯１１，１１のピッチ角度θａ1とし、歯厚寸法Ｗａ2と歯厚寸法Ｗａ3との外歯１１，１１のピッチ角度θａ2とし、また歯厚寸法Ｗａ3と歯厚寸法Ｗａ1との外歯１１，１１のピッチ角度θａ3とする。ここで、歯厚寸法Ｗａ3と歯厚寸法Ｗａ1との外歯１１，１１については、隣接する単位外歯列Ｌｉ，Ｌｉの歯厚寸法Ｗａ3の外歯１１と、歯厚寸法Ｗａ1の外歯１１とのピッチ角度のことをいう。

さらに、前記アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏについても第２実施形態の構成と同様であり、それぞれ異なる歯厚寸法Ｗｂを有する３枚の内歯２１，２１，…によって構成され、この単位内歯列Ｌｏに含まれる内歯２１，２１，…に対しても、それぞれ異なる歯厚Ｗｂ1，Ｗｂ2，Ｗｂ3を有するものである。前記インナーロータ１は、２個の単位外歯列Ｌｉ，Ｌｉを有しており、アウターロータ２は３個の単位内歯列Ｌｏ，Ｌｏ，…を有している〔図１３（Ａ），（Ｂ）参照〕。また、インナーロータ１の外歯１１，１１，…に対応して、アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏにおける内歯２１，２１，…のそれぞれのピッチ角度θｂも異なり、具体的には図１３（Ｂ）に示すように、ピッチ角度θｂ1，ピッチ角度θｂ2，ピッチ角度θｂ3は、それぞれ異なっている。

このような構成にすることで、インナーロータ１の単位外歯列Ｌｉに含まれるそれぞれ異なる歯厚寸法Ｗａ（Ｗａ1，Ｗａ2，Ｗａ3）を有し、且つ外歯１１，１１，…のピッチ角度θａ（θａ1，θａ2，θａ3）をそれぞれ異なるようにしたことで、外歯１１，１１，…とクレセント３によって構成される内側セルＳａの体積の大小の周期は、単調変化とならず、非単調変化となる。よって、より不規則（ランダム）性の大きい吐出脈動を実現することができる。同様に、アウターロータ２の単位内歯列Ｌｏに含まれるそれぞれ異なる歯厚寸法Ｗｂ（Ｗｂ1，Ｗｂ2，Ｗｂ3）を有する内歯２１，２１，…とクレセント３によって構成される外側セルＳｂの体積の大小の周期においても、単調変化とならず、非単調変化となる。よって、より不規則（ランダム）性の大きい吐出脈動を実現することができる。

図１4乃至図１６は、第３実施形態におけるインナーロータ１が１回転する間に、単位外歯列Ｌｉの異なる歯厚寸法（Ｗａ1，Ｗａ2，Ｗａ3）を有する外歯１１，１１，…とクレセント３によって、順次構成される内側セルＳａ，Ｓａ，…の体積が変化している状態を示すものである。また、前記インナーロータ１と共に回転するアウターロータ２の単位内歯列Ｌｏの異なる歯厚寸法（Ｗｂ1，Ｗｂ2，Ｗｂ3）を有する内歯２１，２１，…とクレセント３によって、順次構成される外側セルＳｂ，Ｓｂ，…の体積が変化している状態を示すものである。

（Ａ）は本発明の構成を示す平面図、（Ｂ）はアウターロータにインナーロータとクレセントを組み込んだ平面図である。 （Ａ）はインナーロータの平面図、（Ｂ）はアウターロータの平面図、（Ｃ）はクレセントの平面図である。 （Ａ）インナーロータが回転を開始する任意外歯の位置を示す行程図、（Ｂ）は任意外歯が１歯移動した行程図である。 （Ａ）は任意外歯がクレセントに到達した行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントの中央に達した状態の行程図である。 （Ａ）は任意外歯がクレセントの終端側に到達した状態の行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントから外れた状態の行程図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態のロータの組付構成図、（Ｂ）は第２実施形態のアウターロータの平面図である。 （Ａ）は本発明の吐出脈動を示すグラフ、（Ｂ）は従来タイプの吐出脈動を示すグラフである。 （Ａ）は本発明の第２実施形態における構成を示す平面図、（Ｂ）はアウターロータにインナーロータとクレセントを組み込んだ平面図である。 （Ａ）はインナーロータの平面図、（Ｂ）はアウターロータの平面図、（Ｃ）はクレセントの平面図である。 （Ａ）本発明の第２実施形態におけるインナーロータが回転を開始する任意外歯の位置を示す行程図、（Ｂ）は任意外歯が１歯移動した行程図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態における任意外歯がクレセントに到達した行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントの中央に達した状態の行程図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態における任意外歯がクレセントの終端側に到達した状態の行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントから外れた状態の行程図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態におけるインナーロータの平面図、（Ｂ）はアウターロータの平面図、（Ｃ）はクレセントの平面図である。 （Ａ）本発明の第３実施形態におけるインナーロータが回転を開始する任意外歯の位置を示す行程図、（Ｂ）は任意外歯が１歯移動した行程図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態における任意外歯がクレセントに到達した行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントの中央に達した状態の行程図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態における任意外歯がクレセントの終端側に到達した状態の行程図、（Ｂ）は任意外歯がクレセントから外れた状態の行程図である。

符号の説明

１…インナーロータ、１１…外歯、２…アウターロータ、２１…内歯、
３…クレセント、Ｐａ…ピッチ間隔、Ｐｂ…ピッチ間隔、Ｚａ…歯数、Ｚｂ…歯数、
Ｐｉ…非等間隔ピッチ列、Ｐｏ…非等間隔ピッチ列、単位外歯列Ｌｉ、単位内歯列Ｌｏ

Claims (13)

1. 内歯が形成されたアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置されると共に前記内歯と噛合う外歯が形成されたインナーロータと、前記アウターロータとインナーロータとの間隙に配置されるクレセントとからなり、前記インナーロータのそれぞれの各ピッチ間隔は非等間隔として形成され、前記アウターロータの内歯のピッチ間隔は前記インナーロータの外歯のピッチ間隔に対応させてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
2. 請求項１において、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数との公約数とした歯数の列を非等間隔ピッチ列とし、同等の非等間隔ピッチ列が繰り返し形成されてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
3. 請求項２において、前記非等間隔ピッチ列は３以上としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項の記載において、非等間隔ピッチ列における各外歯及び内歯の歯厚の大きさは異なるように設定されてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの歯形はトロコイド歯形としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
7. 内歯が形成されたアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置されると共に前記内歯と噛合う外歯が形成されたインナーロータと、前記アウターロータとインナーロータとの間隙に配置されるクレセントとからなり、前記インナーロータのそれぞれの外歯の歯厚寸法は非均一として形成され、前記アウターロータのそれぞれの外歯の歯厚は前記インナーロータの歯厚寸法に対応させてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
8. 請求項７において、インナーロータの外歯の歯数と、アウターロータの内歯の歯数とは、両歯数の公約数の倍数とし、前記インナーロータの外歯において少なくとも最大公約数の歯数列で且つそれぞれ異なる歯厚を備えた単位外歯列が複数個備えられ、前記アウターロータには前記インナーロータの単位外歯列に対応する内歯が連続してなる単位内歯列が複数備えられてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
9. 請求項８において、前記インナーロータの単位外歯列は、３以上としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
10. 請求項７，８又は９のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの歯数は６以上とし、アウターロータの歯数は９以上としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
11. 請求項７，８，９又は１０のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの歯形はトロコイド歯形としてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
12. 請求項７，８，９，１０又は１１のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータのそれぞれの内歯のピッチ角度は、前記外歯のピッチ角度に対応させてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。
13. 請求項８，９，１０，１１又は１２のいずれか１項の記載において、前記インナーロータの単位外歯列の外歯のピッチ角度は非均一にすると共に、前記アウターロータの単位外歯列の内歯のピッチ角度は、前記単位外歯列のピッチ角度に対応させてなることを特徴とする内接歯車ポンプ。

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