JP2013007300A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】閉込み空間の圧力変化によってダイヤフラムが変形しても、ギヤの噛み合い部を介した吐出室から吸入室への流体洩れを抑制することができるギヤポンプを提供すること。
【解決手段】ギヤポンプにおいて、サイドプレート１７と、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面との間にはダイヤフラム３１が配設されている。サイドプレート１７には、ギヤ３３，３４同士の噛み合いによって形成された吐出側閉込み空間Ｋ１に対向する位置に、吐出側閉込み空間Ｋ１から洩れた流体がダイヤフラム３１を押圧することによって、サイドプレート１７に向けて変形したダイヤフラム３１を逃がすための逃がし部１７ｂが凹設されている。また、サイドプレート１７には、逃がし部１７ｂの周囲にダイヤフラム３１の変形を規制する規制部１７ｃが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハウジングに形成されたポンプ室形成体と、このポンプ室形成体の一側面に接合されたサイドプレートとの間にポンプ室が区画されるとともに、ポンプ室内に、互いに噛み合って回転するギヤが収容されるとともに、ギヤの回転によって移送された流体の吐出室が区画されたギヤポンプ関する。

この種のギヤポンプにおいて、ポンプ室内には流体の吐出室と吸入室が形成されるとともに、この吐出室と吸入室の間にはギヤ同士の噛み合い部が形成される。噛み合い部には流体の閉込み空間が形成され、ポンプ室内の吐出室側に形成される閉込み空間では、ギヤの回転と共に容積が減少し、吸入室側に形成される閉込み空間ではギヤの回転と共に容積が拡大する。このため、吐出室側の閉込み空間では、流体が圧縮されて非常に高圧になり、吸入室側の閉込み空間では、流体が膨張して低圧になる。

よって、吐出室側に形成される閉込み空間では流体の洩れが発生しやすく、吸入室側に形成される閉込み空間では、キャビテーションが発生してしまい好ましくない。このため、ギヤポンプには、吐出室側の閉込み空間を吐出室に連通させる逃がし溝、及び吸入室側の閉込み空間を吸入室に連通させる逃がし溝が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

また、ギヤポンプにおいては、吐出室の流体が、ギヤの端面に沿って吸入室に洩れると体積効率が低下してしまう。このようなギヤの端面に沿った流体洩れを抑制するため、例えば、特許文献２に開示のようにダイヤフラムでシールすることが考えられる。

図６に示すように、特許文献２の回転式流体ポンプ８０において、筒状をなすハウジング本体８１の両側面には、側体８２が固定されるとともに、このハウジング本体８１と側体８２によって形成されるロータ室８３内には、回転軸８４によりロータ８５が支持されている。また、ハウジング本体８１と各側体８２との間には、それぞれダイヤフラム８６が介在している。さらに、各側体８２には、それぞれダイヤフラム８６と対向する面に凹部８２ａが環状に形成されるとともに、ダイヤフラム８６と凹部８２ａとの間に分離室８７が形成されている。各分離室８７は大気に連通している。

そして、回転式流体ポンプ８０においては、分離室８７の圧力をロータ室８３の圧力より大きくし、ダイヤフラム８６に背圧を作用させることにより、両ダイヤフラム８６をロータ８５の両端面に圧接させている。この圧接により、吐出室（図示せず）の流体が、ロータ８５の端面に沿って吸入室（図示せず）に洩れることが抑制される。

実開昭５４−１２２４０２号公報 特開昭５３−５８８０７号公報

ところが、ギヤポンプにおいて、特許文献２のようにダイヤフラムが配置されている場合、吐出室側の閉込み空間の圧力が上昇すると、閉込み空間から洩れた流体によってダイヤフラムがギヤから離れる方向へ押圧される。すると、ギヤの噛み合い部において、ギヤの端面とダイヤフラムとの間に隙間が形成されてしまい、この隙間を介して吐出室の流体が吸入室へ洩れてしまう。このようなダイヤフラムの変形を防止するためには、ダイヤフラムにおいて、吐出室側の閉込み空間に対向した位置に、特許文献１のような逃がし溝を形成することが考えられる。しかし、逃がし溝は、吐出室と常時連通しており、雰囲気圧力は吐出圧となる。このため、吐出圧力の空間と吸入圧力の空間（吸入室）との間において、ギヤの端面とダイヤフラムとが密接してシールする距離が短くなることから、吐出室から吸入室に流体が洩れやすくなる。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、閉込み空間の圧力変化によってダイヤフラムが変形しても、ギヤの噛み合い部を介した吐出室から吸入室への流体洩れを抑制することができるギヤポンプを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに形成されたポンプ室形成体と、該ポンプ室形成体の一側面に接合されたサイドプレートとの間にポンプ室が区画され、前記ポンプ室内に、互いに噛み合って回転するギヤが収容されるとともに、前記ギヤの回転によって移送された流体の吐出室、及び前記ギヤの回転によって流体が吸入される吸入室が区画されたギヤポンプに関する。このギヤポンプにおいて、前記サイドプレートと、該サイドプレートに対向する前記ギヤの一端面との間にはダイヤフラムが配設され、該ダイヤフラムは、前記サイドプレートとの間に、前記吐出室の流体が導入されることで変形して前記一端面に圧接する。また、前記サイドプレートには、前記ギヤ同士の噛み合いによって形成された前記流体の閉込み空間から前記吐出室に対向する位置に、該閉込み空間から洩れた前記流体が前記ダイヤフラムを押圧することによって、前記サイドプレートに向けて変形した前記ダイヤフラムを逃がすための逃がし部が凹設されるとともに、前記逃がし部の周囲に前記ダイヤフラムの変形を規制する規制部が形成されている。

これによれば、ギヤの噛み合い部において、吐出室側の閉込み空間の容積が減少し、この閉込み空間から流体が洩れると、その流体によって押圧されたダイヤフラムは、逃がし部に対向する部位だけがサイドプレートに向けて変形し、逃げたダイヤフラムの内側を介して閉込み空間と吐出室とが連通する。すなわち、ダイヤフラムは、吐出室側の閉込み空間の容積が減少し圧力が上昇したときだけ変形して閉込み空間と吐出室を連通させ、それ以外のときは閉込み空間と吐出室との連通を遮断している。そして、ダイヤフラムが逃がし部に向けて変形したとき、噛み合い部では、規制部によってダイヤフラムがサイドプレートに向けて変形することが規制され、噛み合い部でのギヤの端面とダイヤフラムとの間のシールを維持することができる。したがって、ダイヤフラムに逃がし溝を形成し、吐出室と閉込み空間とが常時連通する場合と異なり、閉込み空間と吸入室との間をダイヤフラムで適宜シールして、吐出室から吸入室への流体洩れを抑制することができる。

また、前記サイドプレートには、前記ギヤの回転に伴い容積が減少する前記閉込み空間から前記吐出室に対向する位置に前記逃がし部が形成されるとともに、前記ギヤの回転に伴い前記容積が減少する閉込み空間と、前記ギヤの回転に伴い前記容積が拡大する前記閉込み空間との間に対向する位置に前記規制部が形成されていてもよい。

これによれば、容積が減少する閉込み空間と、容積が拡大する閉込み空間との間が、ダイヤフラムによってシールされ、吐出室から吸入室への流体洩れを抑制することができる。

また、前記サイドプレートには前記閉込み空間から前記吸入室に対向する位置に収容凹部が形成されるとともに、前記ダイヤフラムには、前記収容凹部内に向けて突設した予変形部が設けられていてもよい。

これによれば、予変形部内を介して吸入室側の閉込み空間と吸入室とを連通させることができる。このため、ギヤの回転に伴い吸入室側の閉込み空間の容積が拡大して行くのに連れて、吸入室側の閉込み空間には吸入室の流体が吸入される。このため、吸入室側の閉込み空間の圧力が低下することがなく、また、ダイヤフラムによって吸入室側の閉込み空間が密閉されることが防止される。その結果、ギヤポンプにキャビテーションが発生することを防止することができる。

また、前記ギヤの回転に伴い容積が減少する閉込み空間と、該閉込み空間の容積が減少した後に容積が拡大する閉込み空間と、に跨る位置に前記逃がし部が形成されていてもよい。

これによれば、閉込み空間の容積が減少し、流体圧力が上昇すると、その閉込み空間から押し出された流体によりダイヤフラムは逃がし部に対向する部位だけがサイドプレートに向けて変形する。そして、閉込み空間から押し出された流体は、ギヤの端面とダイヤフラムとの間に一旦蓄積される。その後、閉込み空間の容積が拡大していくと、逃がし部に向けて変形したダイヤフラムは、閉込み空間に向けて引寄せられ、原形状に復帰する。すると、蓄積された流体が、容積の拡大する閉込み空間へ流れ込む。すなわち、ダイヤフラムは逃がし部により変形可能とされ、容積が減少する閉込み空間から、容積が拡大する閉込み空間への流体の移動を許容する。よって、１つの逃がし部を形成するだけで、容積が減少する閉込み空間からの流体洩れによりダイヤフラム全体が変形してダイヤフラムのシール機能が損なわれることを防止できするとともに、容積が拡大する閉込み空間においてキャビテーションの発生を防止することができる。

また、前記閉込み空間の前記容積が減少していく際には、前記容積が拡大する前記閉込み空間と前記吸入室との間に対向する位置に前記規制部が形成されてもよい。
これによれば、閉込み空間の容積が減少しくいく際に、その閉込み空間の流体を吐出室に逃がすことができるとともに、規制部によってダイヤフラムの変形を規制することで、吐出室が閉込み空間を介して吸入室に連通することが防止される。

本発明によれば、閉込み空間の圧力変化によってダイヤフラムが変形しても、ギヤの噛み合い部を介した吐出室から吸入室への流体洩れを抑制することができる。

第１の実施形態の複合流体機械及びランキンサイクル装置を示す図。 ギヤポンプ及びダイヤフラムを示す図１の２−２線断面図。 （ａ）はギヤポンプ及びダイヤフラムを示す側断面図、（ｂ）はダイヤフラムが変形した状態を示す側断面図。 （ａ）は第２の実施形態のギヤポンプを示す断面図、（ｂ）はギヤポンプを示す側断面図。 （ａ）は第３の実施形態のギヤポンプを示す断面図、（ｂ）はギヤポンプを示す側断面図。 背景技術を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明のギヤポンプを、ランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械のギヤポンプに具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。

図１に示すように、複合流体機械１１のハウジング１２は、筒状をなすセンタハウジング１３と、このセンタハウジング１３の一端（図１では左端）に接合されたフロントハウジング１４と、センタハウジング１３の他端（図１では右端）に接合されたリヤハウジング１５と、から形成されている。センタハウジング１３の内周面には、ポンプ室形成体としての仕切壁１３ａがセンタハウジング１３内に向けて延びるように形成されるとともに、この仕切壁１３ａによってハウジング１２内が２つの空間に仕切られている。

フロントハウジング１４、及びリヤハウジング１５には、駆動軸２１が軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されるとともに、駆動軸２１の周面と摺接するシール（図示せず）が配設されている。駆動軸２１にはモータ・ジェネレータ２０が設けられている。モータ・ジェネレータ２０は、駆動軸２１を回転させる電動機としての機能と、駆動軸２１が回転されることで電力を生じさせる発電機としての機能とを併せ持つ。なお、モータ・ジェネレータ２０にはインバータ２２を介してバッテリ２３が接続されるとともに、モータ・ジェネレータ２０で生じた電力はインバータ２２を介してバッテリ２３に蓄電されるようになっている。

仕切壁１３ａのリヤハウジング１５側（図１では右側）の面には、駆動軸２１を取り囲むように長円状のポンプ室形成凹部１３ｃが形成されている。そして、仕切壁１３ａのリヤハウジング１５側の面（一側面）に、サイドプレート１７が接合されることにより、ポンプ室形成凹部１３ｃが閉鎖されて仕切壁１３ａとサイドプレート１７との間にポンプ室１８が区画されている。

ポンプ室１８内には、駆動軸２１に取着された駆動ギヤ３４が収容されている。この駆動ギヤ３４の外周面には複数のギヤ歯３４ａが設けられている。また、図２に示すように、仕切壁１３ａとサイドプレート１７とには、従動軸１９の周面と摺接するシール部材が配設されている。ポンプ室１８内には従動軸１９に取着されたポンプ部材としての従動ギヤ３３が収容されている。この従動ギヤ３３の外周面には複数のギヤ歯３３ａが設けられている。そして、ポンプ室１８では、従動ギヤ３３と駆動ギヤ３４とが、ギヤ歯３３ａ，３４ａを噛み合わせた状態で配設されるとともに、ポンプ室１８と、従動ギヤ３３と、駆動ギヤ３４とからギヤポンプ３０が形成されている。

ギヤポンプ３０においては、従動ギヤ３３と駆動ギヤ３４の回転により、流体は各ギヤ３３，３４のギヤ歯３３ａ，３４ａとポンプ室１８の内周面との間に閉じ込められる。閉じ込められた流体は、各ギヤ３３，３４の回転により移送され、ポンプ室１８内で吐出される。なお、ポンプ室１８内において、移送された流体が吐出される空間を吐出室Ｄとし、吸入される流体が存在する空間を吸入室Ｓとする。

ギヤ歯３３ａ，３４ａ同士の噛み合い部では、それらギヤ歯３３ａ，３４ａの間に、複数箇所で閉込み空間が形成される。ポンプ室１８において、従動ギヤ３３と駆動ギヤ３４のギヤ歯３３ａ，３４ａの噛み合い部よりも、各ギヤ３３，３４の回転方向の先方側には吸入室Ｓが形成されている。また、ポンプ室１８において、上記噛み合い部よりも、各ギヤ３３，３４の回転方向の手前側には吐出室Ｄが形成されている。

吐出室Ｄの流体を閉じ込み、容積減少する閉込み空間を吐出側閉込み空間Ｋ１とし、容積拡大し、閉じ込んだ流体を吸入室Ｓに放出する閉込み空間を吸入側閉込み空間Ｋ２とする。また、流体が閉じ込まれ、容積が最小となるときの閉込み空間を閉込み空間Ｋ３とする。

そして、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積は、両ギヤ３３，３４の回転に伴い流体の閉じ込み開始直後から徐々に減少するため、吐出側閉込み空間Ｋ１の流体の圧力は徐々に上昇していく。また、吸入側閉込み空間Ｋ２の容積は、両ギヤ３３，３４の回転に伴い流体の閉じ込み開始直後から徐々に増加していく。このため、吸入側閉込み空間Ｋ２の流体の圧力は徐々に低下していく。

なお、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４において、従動軸１９及び駆動軸２１の中心軸に直交する２つの端面のうち、サイドプレート１７側を一端面とし、ポンプ室形成凹部１３ｃの内面側を他端面とする。また、仕切壁１３ａには吸入室Ｓに連通する吸入通路１３ｄが形成されるとともに、吐出室Ｄに連通する吐出通路１３ｅが形成されている。

図１に示すように、複合流体機械１１において、駆動軸２１の他端側には機構部としての膨張機４１が設けられ、この膨張機４１は仕切壁１３ａとリヤハウジング１５との間の空間に収容されている。そして、複合流体機械１１は、駆動軸２１の軸方向に沿ってモータ・ジェネレータ２０、ギヤポンプ３０、及び膨張機４１が並設されて構成されている。

複合流体機械１１において、ギヤポンプ３０の吐出通路１３ｅには第１流路６０ａを介して熱交換器６２の導入側が接続されるとともに、この熱交換器６２は、エンジン６４に接続された冷却水循環経路６５上に設けられている。冷却水循環経路６５上にはラジエータ６５ａが設けられている。車両のエンジン６４を冷却した冷却水は、冷却水循環経路６５を循環して熱交換器６２及びラジエータ６５ａで放熱する。そして、ギヤポンプ３０から吐出された流体は、熱交換器６２においてエンジン６４を冷却した冷却水との熱交換により加熱される。

熱交換器６２の導出側には、第２流路６０ｂを介して膨張機４１の吸入側が接続されるとともに、この膨張機４１で、熱交換器６２で加熱された流体が膨張するようになっている。膨張機４１の吐出側には、第３流路６０ｃを介して凝縮器６１の導入側が接続されている。凝縮器６１の導出側には第４流路６０ｄを介してギヤポンプ３０の吸入通路１３ｄが接続されている。そして、ギヤポンプ３０、熱交換器６２、膨張機４１、及び凝縮器６１が第１〜第４流路６０ａ〜６０ｄによって環状に接続されてランキンサイクル装置６０が構成されている。したがって、複合流体機械１１のギヤポンプ３０及び膨張機４１は、ランキンサイクル装置６０の一部を構成している。

ランキンサイクル装置６０においては、バッテリ２３からの電力がモータ・ジェネレータ２０に供給されるとモータ・ジェネレータ２０が電動機として駆動され、ギヤポンプ３０が駆動される。このギヤポンプ３０において、従動ギヤ３３と駆動ギヤ３４の回転により、吸入通路１３ｄを介して吸入室Ｓに流体が吸入されるとともに、この吸入室Ｓの流体は、各ギヤ３３，３４のギヤ歯３３ａ，３４ａとポンプ室１８の内周面との間に閉じ込められる。閉じ込められた流体は、各ギヤ３３，３４の回転により吐出室Ｄに向けて移送され、吐出室Ｄに吐出される。

そして、吐出室Ｄの流体は、吐出通路１３ｅを介して熱交換器６２に導出され、この熱交換器６２において、エンジン６４を冷却した冷却水との熱交換により加熱されるとともに、熱エネルギーを受け取る。加熱後の流体は、膨張機４１で膨張し、この膨張により膨張機４１が機械的エネルギー（駆動力）を出力する。そして、この駆動力によって膨張機４１が駆動され、モータ・ジェネレータ２０が駆動されるとともにギヤポンプ３０が駆動される。このとき、エンジン６４からの廃熱量に応じてモータ・ジェネレータ２０の回転数を制御し、ギヤポンプ３０の駆動分を差し引いた膨張機４１の発生動力が電力に変換され、バッテリ２３に充電される。

膨張を終えて圧力が低下した流体は、凝縮器６１で冷却されて液化し、膨張機４１の出力に応じてギヤポンプ３０に吸入される。以後、上述したように、流体は、膨張機４１、凝縮器６１、ギヤポンプ３０、及び熱交換器６２を流れて、ランキンサイクル装置６０の回路を循環する。

次に、ギヤポンプ３０のシール構造について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、仕切壁１３ａの一側面と、サイドプレート１７との間には、ダイヤフラム３１が介装されている。ダイヤフラム３１は、金属製の薄板によって弾性変形可能に形成されるとともに、ポンプ室形成凹部１３ｃ全体を被覆する大きさに形成されている。また、ダイヤフラム３１には、駆動軸２１及び従動軸１９が挿通されている。ダイヤフラム３１の外縁部３１ｂは、ポンプ室形成凹部１３ｃ（ポンプ室１８）の周囲で、仕切壁１３ａの一側面と、サイドプレート１７とによって挟持されている。したがって、ダイヤフラム３１の外縁部３１ｂは、仕切壁１３ａとサイドプレート１７によって表裏両面が金属シールされている。

ダイヤフラム３１は、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面と、サイドプレート１７との間に介在している。また、サイドプレート１７において、ダイヤフラム３１に対向する端面には、円環状をなす装着溝１７ａが従動軸１９及び駆動軸２１を取り囲むように形成されるとともに、各装着溝１７ａには、弾性変形可能なシールリング３５が装着されている。このシールリング３５は、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４のギヤ歯３３ａ，３４ａの底面を各ギヤ３３，３４の周方向に繋いだ円（歯底円Ｑ）と、従動軸１９及び駆動軸２１の周面との間に位置している。そして、シールリング３５は、ダイヤフラム３１において、各ギヤ３３，３４の歯底円Ｑと各軸１９，２１との間に位置する部位に圧接している。

また、ダイヤフラム３１において、吐出室Ｄと対向する位置には、導入孔３１ｃが形成される。導入孔３１ｃにより吐出室Ｄの流体が、ダイヤフラム３１と、サイドプレート１７との間のクリアランスに導入可能になっている。そして、ダイヤフラム３１は、吐出室Ｄの流体圧を受けて従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４に向けて変形可能になっている。

図２及び図３に示すように、サイドプレート１７のダイヤフラム３１側の端面には、矩形溝状の逃がし部１７ｂが凹設されている。逃がし部１７ｂは、サイドプレート１７において、吐出側閉込み空間Ｋ１から吐出室Ｄに対向する位置に形成されている。詳細には、逃がし部１７ｂは、吐出室Ｄにおける両ギヤ歯３３ａ，３４ａが噛み合い（閉じ込み）を開始する前の位置から吐出側閉込み空間Ｋ１が形成される位置まで延びるように形成されている。なお、逃がし部１７ｂは、閉込み空間Ｋ３が形成される位置には対応していない。また、逃がし部１７ｂの側縁は、各ギヤ３３，３４の歯先を各ギヤ３３，３４の周方向に繋いだ円（歯先円）と、各歯底円Ｑの間に位置しており、逃がし部１７ｂは、サイドプレート１７において、両歯底円Ｑに挟まれた領域と対向する位置に形成されている。さらに、サイドプレート１７において、閉込み空間Ｋ３と吸入側閉込み空間Ｋ２、及び各歯底円Ｑより内径側に対向する位置には、ダイヤフラム３１の変形を規制する規制部１７ｃが形成されている。

次に、複合流体機械１１の作用について説明する。
さて、複合流体機械１１が駆動され、ギヤポンプ３０が駆動されると、吐出室Ｄの流体が、導入孔３１ｃを介してダイヤフラム３１と、サイドプレート１７との間に導入される。すると、ダイヤフラム３１は、吐出室の流体圧を受けて従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面に向けて変形する。

すると、ダイヤフラム３１の変形により、ダイヤフラム３１が従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面に圧接し、それら一端面とダイヤフラム３１との間はシールされる。このシールにより、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面側における吐出室Ｄから吸入室Ｓへの流体洩れが抑制される。

また、ダイヤフラム３１が従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面に圧接すると、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の他端面が、ポンプ室１８の内面に押し付けられる。すると、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の他端面とポンプ室１８の内面との間がシールされ、このシールにより、従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の他端面側における吐出室Ｄから吸入室Ｓへの流体洩れが抑制される。

両ギヤ３３，３４の回転に伴い、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少し圧力が上昇すると、吐出側閉込み空間Ｋ１から洩れた流体によりダイヤフラム３１は各ギヤ３３，３４から離れる方向へ押圧される。このとき、図３（ｂ）に示すように、サイドプレート１７には、容積が減少した吐出側閉込み空間Ｋ１と対向する位置に逃がし部１７ｂが形成されているため、ダイヤフラム３１は押圧されながらも、吐出側閉込み空間Ｋ１と対向する部位のみが各ギヤ３３，３４から離れる方向へ変形する。すると、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が広がるとともに、吐出側閉込み空間Ｋ１の流体は、変形したダイヤフラム３１の内側に逃げ込む。このため、吐出側閉込み空間Ｋ１のそれ以上の圧力上昇が抑えられる。

同時に、ダイヤフラム３１において、逃がし部１７ｂに逃げた部位よりも吸入室Ｓ側の部位は、規制部１７ｃに当接することで各ギヤ３３，３４から離れる方向への変形が規制される。このため、ダイヤフラム３１全体が各ギヤ３３，３４の一端面から離れることが抑制される。よって、両ギヤ３３，３４の噛み合い部において、吐出側閉込み空間Ｋ１と吸入室Ｓとの間がダイヤフラム３１によってシールされる。

ダイヤフラム３１の一部が、逃がし部１７ｂに変形することで、吐出側閉込み空間Ｋ１の流体は、変形したダイヤフラム３１の内側を通って吐出室Ｄに戻される。その後、両ギヤ３３，３４の回転により、ダイヤフラム３１は逃がし部１７ｂに逃げた状態から各ギヤ３３，３４の一端面に向けて変形し、変形する前の状態に戻る。

上記第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）従動ギヤ３３及び駆動ギヤ３４の一端面とサイドプレート１７との間にダイヤフラム３１を介装した。そして、吐出室Ｄからダイヤフラム３１とサイドプレート１７との間に導入した流体圧により、ダイヤフラム３１を変形させ、ダイヤフラム３１と各ギヤ３３，３４の一端面との間をシールするようにした。また、ダイヤフラム３１の変形に伴い両ギヤ３３，３４の他端面をポンプ室１８内面に圧接させ、ポンプ室１８内面と各ギヤ３３，３４の他端面との間をシールするようにした。

このようなギヤポンプ３０において、サイドプレート１７には、吐出側閉込み空間Ｋ１に対向する位置に逃がし部１７ｂが形成されている。そして、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少し、この吐出側閉込み空間Ｋ１から流体が洩れると、ダイヤフラム３１は逃がし部１７ｂに対向する部位だけがサイドプレート１７に向けて変形する。すなわち、ダイヤフラム３１は、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少し圧力が上昇したときだけ変形し、それ以外のときは吐出側閉込み空間Ｋ１と吐出室Ｄとの連通を遮断している。したがって、ダイヤフラム３１に逃がし溝を形成し、吐出室Ｄと吐出側閉込み空間Ｋ１が常時連通する場合と比べると、吐出側閉込み空間Ｋ１から吸入室Ｓへ流体を洩れにくくすることができる。

さらに、サイドプレート１７には、逃がし部１７ｂに加え、規制部１７ｃが形成されている。このため、ダイヤフラム３１が逃がし部１７ｂに向けて変形しても、規制部１７ｃにより、閉込み空間Ｋ３及び歯底円Ｑの内径側に対向する位置のダイヤフラム３１の変形を規制することができる。よって、ダイヤフラム３１によって各ギヤ３３，３４の一端面とダイヤフラム３１との間のシールを維持することができる。さらに、両ギヤ３３，３４の噛み合い部においても、ダイヤフラム３１の変形は間欠的なので、吐出圧力の空間と吸入圧力の空間との距離（吐出圧力の空間と吸入圧力の空間との間においてギヤ３３，３４の端面とダイヤフラム３１とが密接してシールする距離）が減少し、シール機能が低下する時間を最小限とすることができる。その結果として、ダイヤフラム３１に逃がし溝を形成した場合と異なり、吐出側閉込み空間Ｋ１と吸入室Ｓとの間をダイヤフラム３１で適宜シールして、吐出室Ｄから吸入室Ｓへの流体洩れを抑制することができる。

（２）逃がし部１７ｂをサイドプレート１７に形成した。サイドプレート１７は、ダイヤフラム３１に比べて厚みがあるため、ダイヤフラム３１に逃がし部を形成する場合と比べて、ギヤポンプ３０の製造を容易とすることができる。

（３）吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少すると、ダイヤフラム３１を変形させて、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積を大きくし、吐出側閉込み空間Ｋ１の流体を逃がすようにした。このため、吐出側閉込み空間Ｋ１の圧力が非常に高圧になることが無くなり、各ギヤ３３，３４の耐圧設計を過度な高圧用とする必要が無くなる。また、吐出側閉込み空間Ｋ１の圧力が非常に高圧とならないため、その高圧になるまでの動力的ロスが無くなる。

（第２の実施形態）
次に、本発明のギヤポンプを、ランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械のギヤポンプに具体化した第２の実施形態を図４（ａ）及び（ｂ）にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。

サイドプレート１７のダイヤフラム３１側の端面には、矩形溝状の逃がし部１７ｂに加え、収容凹部１７ｄが形成されている。収容凹部１７ｄは、サイドプレート１７において、ポンプ室１８内の吸入室Ｓに対向する位置に形成されている。詳細には、収容凹部１７ｄは、吸入側閉込み空間Ｋ２から、吸入室Ｓにおける両ギヤ歯３３ａ，３４ａが噛み合い（閉じ込み）を終了する位置まで延びるように形成されている。

また、収容凹部１７ｄの側縁は、各ギヤ３３，３４の歯先円と各歯底円Ｑとの間に位置しており、収容凹部１７ｄは、サイドプレート１７において、両歯底円Ｑに挟まれた領域と対向する位置に形成されている。また、ダイヤフラム３１において、収容凹部１７ｄと対向する部位には予変形部３１ｄが、収容凹部１７ｄに入り込むように膨出形成されている。サイドプレート１７において、閉込み空間Ｋ３と各歯底円Ｑより内径側とに対向する位置には、ダイヤフラム３１の変形を規制する規制部１７ｃが形成されている。

第２の実施形態では、吐出室Ｄ側では、逃がし部１７ｂにダイヤフラム３１の一部が逃げ、かつ規制部１７ｃによってダイヤフラム３１の変形が規制されることで、両ギヤ３３，３４の噛み合い部での吐出室Ｄから吸入室Ｓへの流体洩れが抑制されている。

吸入室Ｓ側においては、両ギヤ３３，３４の回転に伴い吸入側閉込み空間Ｋ２の容積が拡大していくが、吸入側閉込み空間Ｋ２は予変形部３１ｄの内側を介して吸入室Ｓに連通している。このため、吸入側閉込み空間Ｋ２の圧力は低下せず、ダイヤフラム３１においては、予変形部３１ｄが吸入側閉込み空間Ｋ２側に引寄せられることがない。

従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１）〜（３）と同様の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（４）サイドプレート１７において、吸入側閉込み空間Ｋ２から吸入室Ｓに対向する位置に収容凹部１７ｄを形成するとともに、ダイヤフラム３１において、収容凹部１７ｄと対向する位置に予変形部３１ｄを形成した。そして、予変形部３１ｄ内を介して吸入側閉込み空間Ｋ２と吸入室Ｓとを連通させた。このため、吸入側閉込み空間Ｋ２の容積が減少しても、吸入側閉込み空間Ｋ２の圧力が低下することがなく、また、ダイヤフラム３１によって吸入側閉込み空間Ｋ２が密閉されることが防止される。その結果、ギヤポンプ３０にキャビテーションが発生することを防止することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明のギヤポンプを、ランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械のギヤポンプに具体化した第３の実施形態を図５（ａ）及び（ｂ）にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。

サイドプレート１７のダイヤフラム３１側の端面には、矩形溝状の逃がし部１７ｅが形成されている。この逃がし部１７ｅは、サイドプレート１７において、吐出側閉込み空間Ｋ１、閉込み空間Ｋ３、及び吸入側閉込み空間Ｋ２に対向する位置に形成されている。逃がし部１７ｅの側縁は、各ギヤ３３，３４の歯先円と各歯底円Ｑの間に位置している。なお、サイドプレート１７において、吐出室Ｄと連通可能となる状態の吐出側閉込み空間Ｋ１、及び吸入室Ｓと連通可能となる状態の吸入側閉込み空間Ｋ２に対向する位置には、吐出側規制部１７ｆと吸入側規制部１７ｇが形成されている。各規制部１７ｆ，１７ｇにより、後述する逃がし部１７ｅ側へのダイヤフラム３１の変形によって各閉込み空間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が吐出室Ｄや吸入室Ｓと連通しないようにダイヤフラム３１の変形が規制される。サイドプレート１７において、各歯底円Ｑより内径側に対向する位置においても規制部が形成され、各閉込み空間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の流体が各歯底円Ｑの内径側に洩れることが防止される。

さて、第３の実施形態では、両ギヤ３３，３４の回転に伴い、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少していき、吐出側閉込み空間Ｋ１から流体が洩れると、ダイヤフラム３１は洩れた流体によって各ギヤ３３，３４から離れる方向へ押圧される。このとき、サイドプレート１７には、吐出側閉込み空間Ｋ１、閉込み空間Ｋ３、及び吸入側閉込み空間Ｋ２と対向する位置に逃がし部１７ｅが形成されているため、ダイヤフラム３１は押圧されながらも、逃がし部１７ｅと対向する部位のみが各ギヤ３３，３４から離れる方向へ変形する。すると、吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が広がるとともに、吐出側閉込み空間Ｋ１の流体は、変形したダイヤフラム３１内に逃げ込み、一旦蓄積される。

また、このとき、吐出側規制部１７ｆと吸入側規制部１７ｇによりダイヤフラム３１が各ギヤ３３，３４から離れる方向へ変形することが規制される。このため、ダイヤフラム３１と各ギヤ３３，３４の一端面との間がシールされ、両ギヤ３３，３４の噛み合い部において、各閉込み空間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が、吐出室Ｄや吸入室Ｓと連通することが防止される。

その後、両ギヤ３３，３４の回転により、吸入側閉込み空間Ｋ２の容積が拡大していくと、逃がし部１７ｅに向けて変形したダイヤフラム３１は原形状に復帰する。すると、変形したダイヤフラム３１内に逃げた流体が、吸入側閉込み空間Ｋ２側へ移動する。

従って、第３の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（５）吐出側閉込み空間Ｋ１の容積が減少し、この吐出側閉込み空間Ｋ１の流体圧力が増大すると、ダイヤフラム３１は逃がし部１７ｅに対向する部位だけがサイドプレート１７に向けて変形する。吐出側閉込み空間Ｋ１から洩れた流体は、各ギヤ３３，３４の一端面と、変形したダイヤフラム３１との間に一端蓄積され、吸入側閉込み空間Ｋ２の容積の拡大に伴い、吸入側閉込み空間Ｋ２に流れ込む。ダイヤフラム３１は逃がし部１７ｅにより変形可能とされ、吐出側閉込み空間Ｋ１から吸入側閉込み空間Ｋ２への流体の移動を許容する。よって、吐出側閉込み空間Ｋ１からの流体洩れによりダイヤフラム３１全体が変形し、ダイヤフラム３１のシール機能が損なわれることを防止するとともに、吸入側閉込み空間Ｋ２においてキャビテーションが発生することを防止する。

また、吐出側規制部１７ｆと吸入側規制部１７ｇにより、各閉込み空間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が吐出室Ｄや吸入室Ｓと連通しないようにダイヤフラム３１の変形が規制される。サイドプレート１７において、各歯底円Ｑより内径側に対向する位置においても、規制部が形成されており、ダイヤフラム３１が逃がし部１７ｅに向けて変形しても、各歯底円Ｑの内径側に流体が洩れるのを防止する。このように、逃がし部１７ｅ側にダイヤフラム３１が変形しても、各ギヤ３３，３４の一端面とダイヤフラム３１との間のシールを維持することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、ダイヤフラム３１を金属板で形成したが、樹脂板で形成してもよい。

○ 実施形態では、ポンプ室形成体としてセンタハウジング１３に一体形成した仕切壁１３ａに具体化したが、ポンプ室形成体は、センタハウジング１３の内周面に別体形成したブロック体であってもよい。

○ 実施形態では、ギヤポンプ３０を備える複合流体機械１１をランキンサイクル装置６０のみに用いたが、複合流体機械１１に圧縮部及びクラッチ機構を一体に設けて、冷凍サイクルを並設してもよい。

○ 実施形態では、ギヤポンプ３０を複合流体機械１１に設けられるものに具体化したが、膨張機４１を有しないギヤポンプそのものに本発明を適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

（イ）ハウジングに形成されたポンプ室形成体と、該ポンプ室形成体の一側面に接合されたサイドプレートとの間にポンプ室が区画され、前記ポンプ室内に、互いに噛み合って回転するギヤが収容されるとともに、前記ギヤの回転によって移送された流体の吐出室、及び前記ギヤの回転によって流体が吸入される吸入室が区画されたギヤポンプであって、
前記サイドプレートと、該サイドプレートに対向する前記ギヤの一端面との間にはダイヤフラムが配設され、該ダイヤフラムは、前記サイドプレートとの間に、前記吐出室の流体が導入されることで変形して前記一端面に圧接し、
前記サイドプレートには、前記閉込み空間から前記吸入室に対向する位置に収容凹部が形成されるとともに、前記ダイヤフラムには、前記収容凹部内に向けて突設した予変形部が設けられているギヤポンプ。

この種のギヤポンプにおいて、ポンプ室内には流体の吐出室と吸入室が形成されるとともに、この吐出室と吸入室の間にはギヤ同士の噛み合い部が形成される。噛み合い部には流体の閉込み空間が形成され、ポンプ室内の吐出室側に形成される閉込み空間では、ギヤの回転と共に容積が減少し、吸入室側に形成される閉込み空間ではギヤの回転と共に容積が拡大する。このため、吐出室側の閉込み空間では、流体が圧縮されて非常に高圧になり、吸入室側の閉込み空間では、流体が膨張して低圧になる。よって、吐出室側に形成される閉込み空間では流体の洩れが発生しやすく、吸入室側に形成される閉込み空間では、キャビテーションが発生してしまい好ましくない。このため、ギヤポンプには、吐出室側の閉込み空間を吐出室に連通させる逃がし部、及び吸入室側の閉込み空間を吸入室に連通させる逃がし部が設けられている（実開昭５４−１２２４０２号公報参照）。

また、ギヤポンプにおいては、吐出室の流体が、ギヤの端面に沿って吸入室に洩れると体積効率が低下してしまう。このようなギヤの端面に沿った流体洩れを抑制するため、例えば、特許文献２に開示のようにギヤの端面をダイヤフラムでシールすることが考えられる（特開昭５３−５８８０７号公報参照）。

ところが、ギヤポンプにおいて、特許文献２のようにダイヤフラムが配置されていると、吸入室側の閉込み空間での圧力が低下すると、ダイヤフラムがギヤの端面に密着し、吸入室側の閉込み空間では真空引きが発生してしまう。すると、閉込み空間では、流体（液体）が気化して気泡が発生してしまい、その気泡をギヤが噛み込んで流体の吸入量が低下してしまう。

そこで、本技術的思想のように、サイドプレートに収容凹部が形成されるとともに、ダイヤフラムに予変形部が設けられていると、予変形部内を介して吸入室側の閉込み空間と吸入室とを連通させることができる。このため、吸入室側の閉込み空間の容積が増大しても、吸入室側の閉込み空間の圧力が低下することがなく、また、ダイヤフラムによって吸入室側の閉込み空間がシールされることが防止される。その結果、ギヤポンプにキャビテーションが発生することを防止することができる。

（ロ）前記閉込み空間の流体は、前記逃がし部に向けて変形したダイヤフラムの内側を介して前記吐出室に戻される請求項１に記載のギヤポンプ。
（ハ）前記逃がし部は、前記ギヤのギヤ歯の底面を該ギヤの周方向に繋いだ歯底円によって囲まれた領域に形成される請求項１〜請求項５、及び技術的思想（ロ）のうちいずれか一項に記載のギヤポンプ。

Ｄ…吐出室、Ｋ１…容積が減少する閉込み空間としての吐出側閉込み空間、Ｋ２…容積が拡大する閉込み空間としての吸入側閉込み空間、Ｋ３…閉込み空間、Ｓ…吸入室、１２…ハウジング、１３ａ…ポンプ室形成体としての仕切壁、１７…サイドプレート、１７ｂ，１７ｅ…逃がし部、１７ｃ…規制部、１７ｄ…収容凹部、１７ｆ…吐出側規制部、１７ｇ…吸入側規制部、１８…ポンプ室、３０…ギヤポンプ、３１…ダイヤフラム、３１ｄ…予変形部、３３…ギヤとしての従動ギヤ、３４…ギヤとしての駆動ギヤ。

Claims (5)

1. ハウジングに形成されたポンプ室形成体と、該ポンプ室形成体の一側面に接合されたサイドプレートとの間にポンプ室が区画され、前記ポンプ室内に、互いに噛み合って回転するギヤが収容されるとともに、前記ギヤの回転によって移送された流体の吐出室、及び前記ギヤの回転によって流体が吸入される吸入室が区画されたギヤポンプであって、
   前記サイドプレートと、該サイドプレートに対向する前記ギヤの一端面との間にはダイヤフラムが配設され、該ダイヤフラムは、前記サイドプレートとの間に、前記吐出室の流体が導入されることで変形して前記一端面に圧接し、
   前記サイドプレートには、前記ギヤ同士の噛み合いによって形成された前記流体の閉込み空間から前記吐出室に対向する位置に、該閉込み空間から洩れた前記流体が前記ダイヤフラムを押圧することによって、前記サイドプレートに向けて変形した前記ダイヤフラムを逃がすための逃がし部が凹設されるとともに、前記逃がし部の周囲に前記ダイヤフラムの変形を規制する規制部が形成されているギヤポンプ。
2. 前記サイドプレートには、前記ギヤの回転に伴い容積が減少する前記閉込み空間から前記吐出室に対向する位置に前記逃がし部が形成されるとともに、前記ギヤの回転に伴い前記容積が減少する閉込み空間と、前記ギヤの回転に伴い前記容積が拡大する前記閉込み空間との間に対向する位置に前記規制部が形成されている請求項１に記載のギヤポンプ。
3. 前記サイドプレートには前記閉込み空間から前記吸入室に対向する位置に収容凹部が形成されるとともに、前記ダイヤフラムには、前記収容凹部内に向けて突設した予変形部が設けられている請求項１に記載のギヤポンプ。
4. 前記ギヤの回転に伴い容積が減少する閉込み空間と、該閉込み空間の容積が減少した後に容積が拡大する閉込み空間と、に跨る位置に前記逃がし部が形成されている請求項１に記載のギヤポンプ。
5. 前記閉込み空間の前記容積が減少していく際には、前記容積が拡大する前記閉込み空間と前記吸入室との間に対向する位置に前記規制部が形成される請求項４に記載のギヤポンプ。

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