JP2024507549A - 流体移送デバイス - Google Patents

Abstract

少なくとも、第１のロータ歯を有する第１のロータと、第２のロータ歯を有する第２のロータとを有し、第１のロータ歯は、第２のロータ歯と噛み合う、容積式ギアポンプまたはギア液圧モータ。第１のロータチャンバが、第１のロータ歯の間に画定され、第２のロータチャンバが、第２のロータ歯の間に画定される。ロータが噛み合うと、第１のロータチャンバ、第２のロータチャンバまたはそれらの両方は、密閉されるかあるいは実質的に密閉されて、ここでは二次チャンバと呼ぶものを形成する。二次チャンバ内の圧力変動が、第１のロータ、第２のロータまたはそれらの両方内の内部流路によって解放され、第１のロータチャンバと第２のロータチャンバとの間に流体接続を作り出す。第１のロータは、内歯車ロータであってよく、あるいは両方のロータは外歯車ロータであってよい。

Description

ギアポンプおよびギア液圧モータ

ギアポンプおよびギア液圧モータは、それらの回転部分で実質的に密閉されたチャンバを形成することができ、チャンバは、容積が変化して、水撃および乱流につながることがある。

入口流路と出口流路とを画定するハウジングと、第１のロータと、第２のロータとを含む、容積式流体移送デバイス(positive displacement fluid transfer device)が提供される。第１のロータは、第１のロータ軸を中心とするハウジング内の回転のために取り付けられ、第１のロータ歯を有し、第１のロータ歯の間に少なくとも部分的に第１のロータチャンバを画定し、各第１のロータチャンバは、第１のロータ歯の２つの第１のロータ歯によって少なくとも部分的に画定される。第２のロータは、第１のロータ軸に対して平行な第２のロータ軸を中心とするハウジング内の回転のために取り付けられ、第２のロータ歯を有し、第２のロータ歯の間に少なくとも部分的に第２のロータチャンバを画定し、各第２のロータチャンバは、第２のロータ歯の２つの第２の歯によって少なくとも部分的に画定される。第１のロータ歯および第２のロータ歯は、流体移送デバイスの噛み合い部分で互いに噛み合うように構成される。第１のロータ歯および第２のロータ歯は、デバイスの出口部分での噛み合いに入り、第１のロータ歯および第２のロータ歯の噛み合いは、デバイスの出口部分における第１のロータチャンバおよび第２のロータチャンバの集合容積を減少させ、少なくとも第１のロータチャンバは、デバイスの出口部分において出口流路に開口する。第１のロータ歯および第２のロータ歯は、デバイスの入口部分で噛み合いを外れ、第１のロータ歯および第２のロータ歯の噛み合いの外れは、デバイスの入口部分における第１のロータチャンバおよび第２のロータチャンバの集合容積を増加させ、少なくとも第１のロータチャンバまたは少なくとも第２のロータチャンバは、デバイスの入口部分において入口流路に対して開口する。第１のロータおよび第２のロータの少なくとも一方は、デバイスの入口部分、噛み合い部分または出口部分の少なくとも部分において、第１のロータチャンバを第２のロータチャンバに接続するように配置された内部流路を画定する。

様々な実施形態では、以下の構成のうちの任意の１つ以上を含むことがある。すなわち、第１のロータおよび第２のロータの一方は、外側ロータであることがあり、第１のロータおよび第２のロータの他方は、内側ロータであることがあり、外側ロータの歯（外側ロータ歯）は、一体的な歯車歯として内側ロータの歯（内側ロータ歯）と噛み合う。内側ロータと外側ロータとの間に三日月シールが存在することがある。三日月シールは、第１のロータチャンバ内の三日月シールの周囲の流体の容積変位のために外側ロータ歯をシールし、第２のロータチャンバ内の三日月シールの周囲の流体の容積変位のために内側ロータ歯をシールし、あるいは外側ロータ歯および内側ロータ歯の両方をシールすることがある。外側ロータ軸に対して垂直な平面における断面において、外側ロータ歯は、概ね真っ直ぐな先導フィン表面と概ね真っ直ぐな後導フィン表面とを含むフィンとして成形され、内側ロータ歯は、丸みを帯びた先導ローブ表面と丸みを帯びた後導ローブ表面とを含むローブとして成形され、先導ローブ表面は、後導フィン表面と接触するように配置され、後導ローブ表面は、先導フィン表面と接触するように配置される。外側ロータ軸に対して垂直な他の平面は、同じまたは異なる断面を有することがある。ここで、先導方向および後導方向は、ロータの回転によって画定され、ロータが内歯車構成において噛み合うと、外側ロータの回転方向は、内側ロータの回転方向でもある。外側ロータフィンの数は、内側ロータローブの２倍であることがある。平面における断面において、先導フィン表面および後導フィン表面は、真っ直ぐであってよく、先導ローブ表面および後導ローブ表面は、円弧であってよい。外側ロータフィンの第１のフィンが、外側ロータ軸を通じる第１の半径方向ラインに平行であり、第１の半径方向ラインを通じる第１の半径方向ラインから第１の変位量だけ後導方向において変位する、先導フィン表面の先導する第１のフィン表面を有してよく、外側ロータフィンの反対側のフィンが、外側ロータフィンの第１のフィンと回転対称であり、内側ロータローブの第１のローブが、後導弧形状において形成される後導ローブ表面の後導する第１のローブ表面を有してよく、後導弧形状は、第１のクリアランス値、すなわち、第１の変位量に実質的に等しいか、あるいは、第１のクリアランス値、すなわち、第１の変位量以下である、後導弧半径を有する。外側ロータフィンの第２のフィンが、外側ロータ軸を通じる第２の半径方向ラインに平行であり、外側ロータ軸を通じる第２の半径方向ラインから第２の変位量だけ先導方向において変位する、後導フィン表面の後導する第２のフィン表面を有し、外側ロータフィンの第２の反対側のフィンが、外側ロータフィンの第２のフィンと回転対称であり、内側ロータローブの第２のローブが、先導弧形状において形成される先導ローブ表面の先導する第２のローブ表面を有してよく、先導弧形状は、第２のクリアランス値、すなわち、第２の変位量に実質的に等しいか、あるいは、第２のクリアランス値、すなわち、第２の変位量以下である、先導弧半径を有する。第１の変位量は、第２の変位量に等しい。例えば、第１のローブがローブである場合、後導弧形状は、先導弧形状と同心円状であってよく、先導する第１のフィン表面は、後導する第２のフィン表面に平行であってよい。外側ロータフィンは、外側ロータを中心として回転対称であってよく、内側ロータローブは、内側ロータを中心として回転対称であってよい。

他の実施形態において、第１のロータ歯および第２のロータ歯は、外歯車歯として噛み合うことがある。

これらの実施形態のいずかにおいて、内部流路は、第１のロータ歯内にあってよく、第２のロータ歯内にあってよく、あるいは第１のロータ歯および第２のロータ歯内にあってよい。一例において、第１のロータの内部流路は、１つおきの第１のロータ突起内に存在してよく、第２のロータの内部流路は、１つおきの第２のロータ突起内に存在してよい。容積式流体移送デバイスは、第１のロータ軸に対して実質的に垂直なデバイス全体に流体流を方向付けるように配置されてよい。容積式流体移送デバイスは、ポンプとして動作するように構成されてよく、内側ロータ、外側ロータ、またはそれらの両方が、ポンプを駆動するために機械的エネルギ源に接続される。容積式流体移送デバイスは、液圧モータ、内側ロータを駆動する流体圧であって、内側ロータが機械的エネルギレシーバに接続される流体圧、または外側ロータを駆動する流体圧であって、外側ロータが機械的エネルギレシーバに接続される流体圧、またはそれらの両方として動作するように構成されてよい。

デバイスおよび方法のこれらの態様および他の態様は、特許請求の範囲に記載される。

次に、図面を参照して実施形態を記載する。図面において、同様の参照符号は、例示として、同様の要素を示す。

流体移送デバイスの非限定的な実施形態の軸方向断面図である。

図１に示す実施形態の内側ロータの絵図である。

図２の内側ロータの軸方向断面図である。

外部装置にリンクされることがある外側ロータシャフトを含む開示の流体移送デバイスの非限定的な実施形態の側断面図である。

上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）の位置と入口および出口間の等距離の点との間の角度を示す図１の実施形態の断面図である。

電気機械によって駆動されるかあるいは電気機械を駆動するように構成された流体移送デバイスの非限定的な実施形態の絵図である。

図６に示す流体移送デバイスの側断面図である。

図６に示す流体移送デバイスの切欠き等角図である。

内側ロータのローブ内に流体流路を有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

外側ロータのフィン内に流体流路を有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

内側ロータのローブ内および外側ロータのフィン内に流体流路を有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

図１１に示す実施形態の断面等角図である。

図１１に示す外側ロータの絵図である。

内側ロータの軸方向端に位置する流体流路を有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

流体移送デバイスの非限定的な実施形態を構築するために使用される幾何学的形状の概略図である。

３つの内側ロータローブと外側ロータのフィン内の流体流路とを有する流体移送デバイスの非限定的な実施形態の軸方向断面図である。

図１６に示す実施形態の内側ロータ、外側ロータ、および三日月形シールの絵図である。

内側ロータの軸方向両端に流体流路を有する開示の流体移送デバイスの実施形態において使用されることがあるような内側ロータの絵図である。

異なる直径の弧によって画定される先導表面および後導表面を有する内側ロータを有する流体移送デバイスの非限定的な実施形態の概略軸方向図である。

内側ロータ歯を有する流体移送デバイスの非限定的な実施形態の軸方向断面図であり、内側ロータ歯の先導表面および後導表面は弧によって画定されず、内側ロータの歯内に流体流路を有する。

内側ロータ歯を有する流体移送デバイスの非限定的な実施形態の軸方向断面図であり、内側ロータ歯の先導表面および後導表面は弧によって画定されず、外側ロータの内向き突起内に流体流路を有する。

各ロータの各歯内に流体流路を有する２つの外歯車ロータを有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

１つだけのロータの各歯内に流体流路を有する２つの外歯車ロータを有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

各ロータの１つおきの歯内に流体流路を有する２つの外歯車ロータを有する流体移送デバイスの非限定的実施形態の軸方向断面図である。

重要でない修正が、特許請求の範囲に記載されているものから逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に対して行われてよい。

少なくとも複数のロータとハウジングとを含む流体移送デバイス(fluid transfer device)のための設計ならびにそのような流体移送デバイスを設計および構築する方法が開示される。このデバイスの構造は、従来の容積式(positive displacement)ポンプと同様であってよいが、そのようなデバイスにおいて望ましくないことがある流体ハンマまたはキャビテーションの可能性を低減させるように設計された追加の構成を含む。

シーリング接点(sealing contact)が、２つのロータの間のまたはロータとハウジングとの間の接触またはシーリング近接性(sealing proximity)のエリアとして本開示において定義される。シーリング近接性は、本開示において、過度の漏れを防止するのに十分な流れ抵抗のギャップとして定義される。

容積式デバイスは、ハウジングと、少なくとも、デバイスの一部分で互いに噛み合う歯車歯(gear teeth)を有する第１のロータおよび第２のロータとを含むことができる。容積式デバイスは、追加のロータを備えて構築されることもあり、そのような追加のロータは、本明細書に開示されるものの内にある。噛み合うロータのペア内の２つのロータのいずれか一方が、第１のロータおよび第２のロータとみなされることがある。第１のロータは、第１のロータ軸を中心とするハウジング内の回転のために取り付けられ、第２のロータは、第１のロータ軸にほぼ平行な第２のロータ軸を中心とするハウジング内の回転のために取り付けられる。「歯(teeth)」という用語は、それらが歯車歯として噛み合うことを示すために使用され、半径方向に方向付けられた構造を必ずしも示唆しない。これらのデバイスは、１つのロータが外側ロータである別のロータ内に位置する内側ロータであり、外側ロータが一体的な歯車(ギア)として内側ロータと噛み合う、デバイスを含むことができる。図１～図２１は、内側ロータおよび外側ロータを有する、本開示に従った実施形態を開示する。容積式デバイスは、並列に噛み合う２つの外歯車(external gear)ロータも含むことができる。図２２は、外歯車歯として噛み合う歯を有する並列に配置された２つの外歯車を有する本開示に従った一実施形態を開示する。外歯車は、同じ大きさとして示されているが、異なる大きさであることができる。

噛み合いから離れたデバイスの一部分で、ロータは、流体の容積変位(positive displacement)のためにハウジングとのシーリング接触を有することがある。本明細書において、「ハウジング(housing)」という用語は、ハウジング内に固定された任意の要素、例えば、内歯車構成の三日月形状シール（三日月形シールとも呼ぶ）のような、ロータ間に取り付けられたインサートを含むことがある。流体は、第１のロータ歯の間に画定される第１のロータチャンバおよび第２のロータ歯の間に画定される第２のロータチャンバ内でデバイスを通じて移動することがある。これらのチャンバは、実質的に閉じられることがあり、デバイスのこの部分で一定の容積であることがある。

デバイスの噛み合い部分で、第１のロータ歯および第２のロータ歯は、互いに噛み合う。この噛み合いは、歯がどのように噛み合いに入り、どのように噛み合いから出るかに関して、先ず議論される。

第１のロータの歯は、デバイスの出口部分で第２のチャンバの歯との噛み合いに入る。ハウジングは、出口流路を画定してよく、少なくとも第１のロータチャンバは、デバイスの出口部分内の出口流路に開口する。ここで、我々は、１つだけのロータが出口に直接的に開口するチャンバを有する実施態様において、チャンバが出口に直接的に（すなわち、他のロータのチャンバを介さないで）開口するチャンバを有するロータとして、第１のロータを定義する。例えば、以下に記載する特定の内歯車の例では、外側ロータチャンバのみが、出口に対して直接的に開口してよい。他の実施形態（図示せず）では、内側ロータチャンバのみが、出口に対して直接的に開口してよい。また、両方とも、図２２に示すように、出口に対して直接的に開口してよい。歯が噛み合いに入ると、これは、第１のロータチャンバおよび第２のロータがデバイスの出口部分を通って移動する際に、それらの集合容積を減少させる。少なくともデバイスの出口部分の部分において、第１のロータチャンバは、以下に記載する追加の構成がなくても、第２のロータチャンバに対して開口することがある。

第１のロータの歯は、デバイスの入口部分で第２のロータの歯との噛み合いから外れる（噛み合い解除される）。ハウジングは、入口流路を画定することがあり、少なくとも第１のロータチャンバまたは少なくとも第２のロータチャンバは、デバイスの入口部分内の入口流路に開口することがある。第１のロータチャンバのみが出口部分内の出口に直接的に開口する場合には、第１のロータチャンバまたは第２のロータチャンバの一方または両方が、例えば、半径方向内向き入口および半径方向外向き出口を有する内歯車ポンプにおいて、入口部分内の入口に開口してよい。以下に示す具体的な例において、第１のロータチャンバは、出口に対して開口する。歯が噛み合いの外れ(unmesh)に入ると、これは、第１のロータチャンバおよび第２のロータがデバイスの入口部分を通って移動する際に、それらの集合容積を減少させる。少なくともデバイスの入口部分の部分において、第１のロータチャンバは、以下に説明する追加の構成がなくても、第２のロータチャンバに対して開口することがある。

歯が噛み合い部分を通って出口部分から入口部分へ移動するにつれて、追加の構成がない場合、第１のロータチャンバは、第２のロータの歯によってシールされるようになることがあり、第２のロータチャンバは、第１のロータの歯によってシールされることがあり、あるいは、それらの両方であることがある。これは、水撃または乱流につながることがある。よって、第１のロータ、第２のロータ、またはそれらの両方によって画定される内部流路を使用して、第１のロータチャンバと第２のロータチャンバとを接続することが提案される。本明細書において、「内部(internal)」という用語は、他のロータとインターフェース接続する非軸方向ベアリング表面に対する内部を意味する。図１８に示すような実施形態は、軸方向表面に流路を有してよく、この軸方向表面は、幾つかの実施形態において、他方のロータのエンドプレートに接触してよい。幾つかの場合において、内部流路は、さもなければシールされないチャンバを入口または出口に直接的に接続することがあり、外側ロータのチャンバに入口または出口を介して間接的にのみ接続することがある。これらの場合、「接続する(connect)」という用語は、この間接的な接続を包含するように本明細書において使用される。内部流路を使用することは、歯表面が高い表面積で互いに圧迫することを可能にし、それによって、流体膜を確立および維持して接触応力を低減する可能性を向上させる。さらなる詳細が、特定の実施形態に関して以下に議論される。幾つかの実施態様において、第１のロータおよび第２のロータの一方は、外側ロータであり、第１のロータおよび第２のロータの他方は、内側ロータである。外側ロータの歯（外側ロータ歯）は、例えば、概ね真っ直ぐな先導フィン表面と概ね真っ直ぐな後導フィン表面とを有するフィンとして成形されてよい。便宜上、外側ロータ歯は、非フィン形状の実施形態も考えられるが、本明細書ではフィンとして言及される。内側ロータの歯（内側ロータ歯）は、例えば、丸みを帯びた先導ローブ表面と丸みを帯びた後導ローブ表面とを含むローブとして成形されてよい。便宜上、内側ロータ歯は、非ローブ形状の実施形態も考えられるが、本明細書ではローブとして言及される。「先導(leading)」および「後導(trailing)」という用語は、内歯車の実施形態における内側ロータの回転方向にも対応する外側ロータの回転によって定義される。先導ローブ表面は、後導フィン表面と接触するように配置され、後導ローブ表面は、先導フィン表面と接触するように配置される。三日月形シールは、内側ロータと外側ロータとの間に配置されてよい。内側ロータローブが、外側ロータと噛み合う領域を離れると、それらはハウジング内の入口からの流体を許容し、それは内側ロータローブの間および三日月形シールの周囲の外側ロータフィンの間を流れ、ローブがフィンと噛み合う領域に再び入るにつれて、ハウジング内の出口に排出される。デバイスは、内側ロータまたは外側ロータが流体流を誘発するように駆動されるように、ポンプとして動作可能であってよく、あるいは、内側ロータまたは外側ロータが流体流れによって駆動されてシャフトを回転させる、液圧モータとして動作可能であってよく、あるいは、ポンプまたは液圧モータのいずれかとして動作可能であってよい。

フィンおよびローブ形状

本明細書を通じて、特定の形状、例えば、平坦な形状または丸められた形状が記載される場合、この形状は、外側ロータ軸に対して垂直な平面における断面で生じることがある。外側ロータ軸に対して垂直な他の平面における断面では、同じ形状（例えば、円筒区画表面に対応する弧）が存在することがあり、あるいは存在するが回転されることがあり（例えば、螺旋形状、図示せず）、あるいは所望の噛み合いについての任意の要件に従うことを条件として、さらなる変形が存在することがある。フィン形状の外側ロータ歯およびローブ形状の内側ロータ歯を有する幾つかの実施形態では、特に外側ロータフィン数が内側ロータローブの２倍である場合（２：１の実施形態）、フィンおよびローブは、先導および後導フィン表面が真っ直ぐでありかつ先導および後導ローブ表面が円弧であるように、より具体的に成形されてよい。フィン数がローブの２倍である場合、内側ロータ上に特定の半径があり、その場合、この半径での内側ロータの部分は、外側ロータ軸に対して真っ直ぐな半径方向ライン内を移動する。円弧の中心をこの半径に配置することによって、内側ロータローブは、ロータの回転の部分について連続的に外側ロータフィンの真っ直ぐな表面とのシーリング接触を維持することができる。２：１の実施形態において、各ローブは、一方の側で２つの隣接するフィンと接触し、かつ他方の側で２つの隣接するフィンと接触することができる一方で、フィンは、２つの隣接するローブと接触し、決して如何なる他のローブと接触しない。よって、原理的には、ローブを互いに回転対称にしたり、フィンを互いに回転対称にしたりすることは必要とされない（ただし、各フィンは、その反対側のフィンと概ね対称でなければならない）。便宜上、回転対称性が概ね使用されることが期待される。図に示す実施形態において、外側ロータフィンは、外側ロータを中心として回転対称であり、内側ロータローブは、内側ロータを中心として回転対称である。フィンの先導表面およびローブの対応する後導表面は、以下のようにならびに図１５に示すように関連することがある。外側ロータフィンの第１のフィン１５０４０は、後導方向に平行でありかつ第１の変位量１５０５５だけ外側ロータ軸を通じて第１の半径方向ライン１５０５０から後導方向に変位した先導フィン表面の先導する第１のフィン表面１５０４５を有してよい。第１のローブ１５０７０のローブ中心１５０６０に対する弧中心１５０００の位置の差は誇張されているので、半径方向ライン１５０５５は前縁１５０４５に対して平行に見えないことに留意のこと。また、幾つかの実施形態では、弧中心が同心円状でないとしても、連続するフィンのフィン表面は平行にされてよい。この場合、半径方向ライン１５０５０は、ローブ中心１５０６０の外側ロータに対する移動経路に代わりに対応するように移動されてよい。よって、先導する第１のフィン表面と後導する第１のローブ表面との間で、デバイスの回転の部分に亘って、連続的なシーリング接触を維持するために、後導する弧形状は、クリアランス値１５０６５のようなクリアランス値、すなわち、第１の変位量と実質的に等しいかあるいはそれ以下である、後続する弧半径を有することがある。代替的に、ローブ１５０７０に亘る距離は、クリアランス値、すなわち、第１の変位値の和に実質的に等しいかあるいはそれ以下であるように構成されてよい。

同様に、フィンの後導表面およびローブの対応する先導表面は、以下のようにならびに図１５に示すように関連することがある。外側ロータフィンの第２のフィン１５０４６は、（図示しないが、弧中心１５０１５５を通過する）第２の半径方向ラインに平行であり、かつ第２の変位量だけ外側ロータ軸１５０４４を通じて第２の半径方向ラインから先導方向に変位された、後導フィン表面の後導する第２のフィン表面１５０４８を有してよい。第２の半径方向ラインは、第１のローブ１５０７０の先導する弧中心１５０１５の外側ロータに対する移動経路に対応してよい。再度、第１のローブ１５０７０のローブ中心１５０６０に対する弧中心１５０１５の位置の差は誇張されているので、弧中心１５０１５を通じる半径方向ラインは、この図において、前縁１５０４５に対して平行であるように見えない。また、幾つかの実施形態では、弧中心が同心円状でないとしても、連続するフィンのフィン表面は平行にされてよい。この場合、半径方向ライン１５０５０は、第１のローブ１５０７０のローブ中心１５０６０の外側ロータに対する移動経路に代わって対応するように移動されてよい。よって、後導する第１のフィン表面と先導する第１のローブ表面との間で、デバイスの回転の一部分に亘って、連続的なシーリング接触を維持するために、後導する弧形状は、第１のクリアランス値、すなわち、第２の変位量に実質的に等しいかあるいはそれ以下である、先導する弧半径を有することがある。

第２の変位量は、第１の変位量に等しいことがあり、あるいは第1の変位量と異なることがある。よって、先導表面および後導表面は、同じローブ上であっても、異なる弧半径を有することができる。図に示す殆どの特定の実施形態において、変位量、よって、弧半径は同じである。図１９は、変位量が等しくない実施形態を示す。

内側ロータの先導および後導する円筒区画表面の弧中心が一致する実施形態において、内側ロータローブの先導表面と外側ロータ上の対応するフィンの先導表面との間の接触経路は、内側ロータ上のローブの先導表面と外側ロータ上の対応するフィンの先導表面との間の接触経路に平行であることがある。よって、１つのローブを上述の「第１のローブ」および「第２のローブ」の両方と考えると、後導する弧形状が先導する弧形状と同心円状である場合には、一定の（場合によってはゼロを含む）クリアランスを維持するために、先導する第１のフィン表面は、後導する第２のフィン表面に平行である。他の実施形態では、図１５に示すように、内側ロータの先導および後導する円筒表面の弧中心は、非一致であることができ、あるいは、先導および後導する円筒表面は、異なる半径であることができる。幾つかの実施形態において、弧中心は、上述した内側ロータの軸から特定の半径にある場合があることで、その半径にある点は、外側ロータに対して真っ直ぐな半径方向ライン内を移動する。よって、円筒表面は、内側ロータの回転の一部分に亘って連続的に接触を有し、外側ロータ表面は、円筒表面の弧中心が移動する真っ直ぐな半径ラインに対して平行であり、そのような半径ラインから円筒表面の半径だけオフセットされる。内側ロータ脚部の先導表面および後導表面が非一致の弧中心を有する場合、内側ロータ脚部に接触する外側ロータフィンは、非平行の真っ直ぐな表面を有することがあり、内側ロータ脚部の先導表面および後導表面が異なる弧半径を有する場合、外側ロータフィン表面は、外側ロータの半径から対応する異なるオフセットを有することがある。上記のように、外側ロータフィンのシーリング表面は、平行である必要はない。変化が許容されることがあり、例えば、内側ロータシーリング表面は完全に円筒形である必要はない。

図１５は、内側ロータ１５０２０の幾何学的形状がどのように導き出されることがあるかの非限定的な例を示す。矢印１５０９５は、内側ロータ１５０２０の所望の回転方向を示す。内側ロータ１５０２０は、前縁１５０３０および後縁１５０３５を有する。前縁１５０３０は、第１の円（および弧）中心１５０１５を有する第１の円１５０１０に対応する円弧を画定することがある。後縁１５０３５は、第２の円（および弧）中心１５０００を有する第２の円１５０２５に対応する円弧を画定することがある。そのような実施形態において、任意の所与の内側ロータ脚部に接触する外側ロータフィン表面（図示せず）は、表面が外側ロータの軸からより大きな距離を画定する半径でさらに離れるように、非平行であってよく、逆に、後導する弧表面の弧中心が先導する弧表面の弧中心の前にある別の実施形態において、任意の所与の内側ロータ脚部に接触する外側ロータフィン表面のペアは、平行であってよい。

これらのような修正は、内側ロータに対する流体圧から生じる外側ロータに対する回転力をバイアスするために、内側ロータローブと外側ロータフィンとの間の回転(rolling)対滑り接触(sliding contact)の比率を増加させるために、あるいは他の所望の効果を達成するために、使用されることができる。ローブ１９００５は、それぞれ、後縁１９０１５に等しくない前縁の半径を有する、先導表面１９０１０および後導表面１９０１５を有する。この上述の非限定的な実施形態において、後縁１９０１５の半径は、前縁１９０１０の半径よりも大きいが、前縁１９０１０の半径は、後縁１９０１５よりも大きいように構成されることができる。参照のために、半径方向フィン１９０２５を有する外側ロータ１９０３０および三日月１９０２０が、図１９に示されている。流体経路１９０３５のアレイが、内側ロータ１９０００のローブ１９００５内に配置され、隣接するローブの間のルートから前述のローブ１９００５の外径まで架かる(スパンする)。参照のために、矢印１９０４０は、回転方向を示す。

少なくとも、ローブの同心円状の弧の先導表面および後導表面ならびに等しい半径方向の広がりを有するフィン表面を有する実施形態では、内側ロータの後導表面が、外側ロータの先導表面に接触するかあるいは外側ロータの先導表面とのシーリング近接性内にあるときに、外側ロータの先導表面は、内側ロータの先導表面と接触するかあるいは内側ロータの先導表面とのシーリング近接性内にあって、チャンバ間の漏れ経路を防止する。

二次チャンバ

上述のような流体移送デバイスおよび従来のギアポンプは、一般に、水撃を起こし得る二次チャンバを形成する。本明細書では、二次チャンバとは、デバイスの回転位置で他のロータの歯によって実質的に囲まれ、特に内側チャンバおよび外側チャンバの減圧(レリーフ)のために本明細書に記載されるような流路を介することを除いて、外側ロータの入口、出口またはチャンバと接続されない、内側ロータチャンバまたは外側ロータチャンバを指す。例えば、図２０のギアポンプは、外側ロータ２０００５および内側ロータ２００１０を有し、矢印２００４０によって示される方向に回転する。内側ロータチャンバの二次チャンバ２００１５は、内側ロータ歯２００２５の前縁と外側ロータ歯２００３０との間のシーリング接触および内側ロータ歯２００３３５の後縁と外側ロータ歯との間のシーリング接触によって画定される領域に形成される。

同様に、図２２に示すギアポンプは、矢印２２０４０によって示される方向に回転する第１のロータ２２００５、および矢印２２０４５によって示される方向に回転する第２のロータ２２０１０を有する。第１のロータチャンバの二次チャンバ２２０１５は、第１のロータ外向き突起２２０２０および第２のロータ外向き突起２２０２５の前縁と第１のロータ外向き突起２２０３０および第２のロータ外向き突起２２０２５の後縁との間のシーリング接触によって形成される。減圧(解放)(リリーフ)が、内側ロータおよび外側ロータの両方に設けられた流路２２０３０によって提供される。図２３に示すような他の実施形態において、流路２２００３０は、１つのロータのみに存在してよい。図２４に示すような他の実施形態において、流路２２００３０は、両方のロータのあらゆる第２の歯に存在してよい。

二次チャンバを有する他の容積式流体デバイスが以下に記載される。

これらの二次チャンバから出る流路がないならば、流体ハンマまたは真空スパイクが、特定の運転条件の間に発生する。図２０に示す非限定的な例において、二次チャンバからの流路は、内側ロータ外向き突起内に配置されて、２つの隣接する内側ロータ外向き突起の間のエリアから後導する内側ロータ外向き突起の先端に通じる。図２１に示す別の非限定的な例において、２１０１０のような二次チャンバからの流路２１００５は、２１０１５のような外側ロータ内向き突起内に配置されて、例えば、内向き突起の先導表面と後導表面との間に通じ、それらは、接触表面の半径方向外側と半径方向内側との間で内側ロータ外向き突起と接触する。デバイスは、これらの流路のいずれかまたはそれらの組み合わせと共に使用されることがある。

図９に示す非限定的な例において、１００３５のような二次チャンバからの流路は、２つの隣接する内部ローバーローブの間の接合部のエリアから後導ローブの先端に通じる、内側ロータローブ内に配置される。図１０に示す別の非限定的な例において、１２０３５のような二次チャンバからの流路は、例えば、接触表面の半径方向外側と半径方向内側との間で内側ロータローブと接触するフィンの先導表面と後導表面との間に通じる、外側ロータフィン内に配置される。デバイスは、これらの流路のいずれかまたはそれらの組み合わせと共に使用されることがある。

図１に示す非限定的な実施形態では、回転変位デバイスが、互いに回転および相互作用してチャンバ（ラベルを必要とする）を形成する外側ロータ１１０および内側ロータ１０５を含み、チャンバは、内側ロータおよび外側ロータがポンプの排出ゾーン内で互いに噛み合うにつれて全体として容積が減少し、ポンプの吸入ゾーン内で全体として容積が増加する。完全容積で、チャンバは、三日月シール１７０によって内側部分と外側部分とに分割されてよい。図１～図１４に示す非限定的な実施形態において、内側ロータは、４つの半径方向突起を有し、外側ロータは、８つの半径方向突起を有する。多くの他のローブ数とフィン数が、２：１の比率で用いられてよい。本発明者は、２：１以外の比率も他の数の内側ロータ突起および外側ロータ突起と共に実行可能であることを予期する。

図１～図８に示す非限定的な実施形態において、内側ロータ１０５は、外側ロータ１１０の速度の半分で回転する。外側ロータ１１０は、外側ロータ１１０の円筒状シーリング表面の半径の中心の経路に平行であるがその経路からオフセットされた先導面１２０、１４５および後導面１４０を有する（本明細書では外側ロータフィン１１５と称する）半径方向突起１１５を有する。半径中心点からのこれらのオフセットは、内側ロータ脚部１３５の各内側ロータ脚部の褄先部１２５および踵部１３０の接触弧の間に延在するロータ脚部の円周方向直径に順応するように選択されてよい。半径からの先導および後導オフセットは、例えば、等しくてよい。半径からのオフセットが不均等である他の実施形態では、前縁および後縁の直径も不均等である。換言すれば、例えば、図１～図８に示す非限定的な実施形態におけるように、これらの先導弧および後導弧が同心円状である場合、対向する外側ロータ面１２０間のオフセットは、前述の外側ロータ面１２０に接触するロータ脚部の対向する部分の２つの半径の和によって画定される。このオフセットに加えて、内側ロータと外側ロータとの間の所望のギャップに等しいオフセットも加えられる。このオフセットは、０．００１未満または０．００１インチ以上であってよい。０．００２インチは、低～高粘度流体の低～中圧ポンピングのための許容可能なクリアランスであることが分かっている。この非限定的な実施形態において、内側ロータ１０５は、外側ロータ１１０の速度の半分で回転する。内側ロータ１０５は、外側ロータ１１０上のフィン１１５の数の半分のローブを有する。内側ロータ１０５の回転方向は、矢印１６０によって示されている。外側ロータ１１０の回転方向は、矢印１６５によって示されている。入口流体流の方向は、矢印１５０によって示されている。出力流体流の方向は、矢印１５５によって示されている。図１に示す非限定的な実施形態では、嵌合コンポーネント１７０が、内側ロータ１０５のシーリングエッジと外側ロータ１１０の半径方向突起１１５との間でインターフェース接続するように配置される。

この実施形態において、内側ロータ褄先部１２５の弧は、内側ロータ脚部１３５の内側ロータ踵部１３０の弧と同心円状であり、褄先部１２５および踵部１３０の両方の表面は、外側ロータ１１０の対応する表面をシールする。明確性のために、内側ロータ脚部１３５の先導表面１２５は、外側ロータフィン１１５の後導表面１４０をシールし、内側ロータ脚部１３５の後導表面１３０は、対向する外側ロータフィンの先導表面１４５をシールする。内側ロータ１０５は、製造を容易にするために、２つの部品の各々が概して互いの鏡像である２部品構造を有することがある。そのような内側ロータ１０５のロータ半体２００の非限定的な例が図３に示される。一体部品の内側ロータも、中央平面に沿ってではなく、一端または両端にこれらの流路を有することがある。

この幾何学的形状の利点は、外側ロータ１１０のＯＤ(外径)の周囲の外側ロータフィン１１５の比較的長い円周方向の長さである。これは、外側ロータ１１０に剛性を加える構造的な理由のために有益であり、例えば、図４に示す外側ロータリング５１５を取り付けるためのボルト穴１８０および外側ロータフィン１１５の軸方向端にある合わせ穴１７５の両方のための十分なエリアを提供する。

このデバイスの実施形態によって満たされることがある目的の１つは、特に、ポンプが、例えば、高出力密度を達成するために、駆動モータのためにより効率的な範囲内で動作するために、あるいは他の有利な理由のために、高速で運転されるときに、ポンプを通過する流体の流れ抵抗を低減することでる。低流体流抵抗は、高速流体流スパイクから生じる流体の乱流を最小化することに加えて、流体の方向変化を最小化することによって達成されることがある。これらの高速流体流スパイクは、流体が小さなギャップを通じて高速で流れなければならないエリアを減少または除去することによって、開示の幾何学的形状によって最小限に抑えられることがある。図１～図８のこの例示的なポンプにおいて、流体流路の断面積は、周期のいずれかの部分でそれらの流路を通じる流れの容積に概ね比例する。換言すれば、流路を通じる流体流の容積が大きければ大きいほど、前記流路の断面積はより大きい。

このデバイスにおいて流れ抵抗を最小化する別の方法は、流体がポンプの入口から排出に通過する際の流体の角加速度を最小化することによる。これは幾つかの方法において行われてよい。第１の方法は、デバイス全体の流体流の高いパーセンテージを、第１のロータ軸に対して実質的に垂直に維持することによる。これは、流体をロータチャンバに対して概ね半径方向（またはハウジングに対して接線方向）にロータに引き込みかつロータから排出することによって、流体の横方向の流れを最小化することによって行われてよい。流体の角加速度を最小化する別の方法は、流体をポンプの同じ側から概ね反対方向に流入および流出させることによる。これは、一般に、流体を内側ロータおよび外側ロータに対する接線上に引き寄せ、流体を外側ロータおよび内側ロータと共に徐々に１８０°曲げ、然る後、これらの２つの流体経路は、それらがロータおよびポンプを離れるにつれて、概ね接線上に再び結合される。

低い流れ抵抗を達成するために、（内側ロータの２つの隣接する脚部と外側ロータ上のフィンとの間に形成される）各二次チャンバは、その二次チャンバが容積を減少させるので、出力ポートに流れる経路を有さなければならない。二次チャンバが容積を増加させるときに、二次チャンバは、入口ポートへの経路も有さなければならない。この流路が存在しないならば、水撃または真空スパイクが発生する。このポンプ幾何学的形状では、図３に示すように、矢印２０５によって示される流体流路が、２つの脚部の間の頂点２１０から隣接する脚部のＯＤまで、内側ロータ１０５の各脚部１３５の内側に設けられる。各通路２１５は、流体が各頂点からそれに隣接する各脚部のＯＤまで同じ方向に流れることを可能にする。次に、入口と出力ポートとの間のハウジングシールがシフトされる（または内側ロータ軸の位置がシフトされる）ので、（ＴＤＣでの脚部のＯＤでの容積および隣接する頂点においてそれと連通する容積を含む）ＴＤＣでの容積が、最小の可能な容積である。図５～図８に示すポンプ５００の例示的な実施形態において、ポンプの主軸の周りの内側ロータ軸の角度シフトは、４．８度である。このオフセットは、図５に示されている。チャンバがその最小の容積にあるときに排出ポートから吸入ポートへの流体流を防止するためにチャンバをシールすることを目的とする他の実施形態のために、他の角度を使用することができる。加えて、他のハウジングシール幾何学的形状が、例えば、漏れを防止することが重要または非本質的であるまたは流体ハンマを防止することが重要または非本質的である実施形態において利用されてよい。

図５～図８に示す実施形態は、図６～図８に示す統合モータ７０５を特徴とする。図７に示す実施形態において、モータ７０５は、入力シャフト７１５を介して内側ロータ１０５に動力供給するために使用される。この非限定的な実施形態において、外側ロータ１１０は、下方ハウジング５０５内で回転するように組み立てられ、内側ロータ脚部１３５と外側ロータ突起１１５との間の相互作用を介して動力供給される。代替的な構成（図示せず）において、外側ロータ１１０は、モータによって動力供給されるように配置されてよく、内側ロータ１０５は、上方ハウジング５１０に対してその軸を中心として回転するように配置されてよい。別の非限定的な例では、エネルギ移送デバイスに供給される流体流を使用して、機械的電力を生成し、内側ロータまたは外側ロータのいずれかのシャフトを通して出力してよい。電気機械が発電機としての使用のために構成され、電力生成シャフトに結合される場合、電力は、機械を通じる流体流から生成されることがある。

涙滴外側ロータフィン

図９に示す非限定的な実施形態において、外側ロータ１０００５の半径方向突起１００１０は、外側ロータ１０００５の半径方向突起１００１０の後縁１００４０上で抗力(ドラグ)を減少させる涙滴(ティアドロップ)形状を有する。外側ロータ１０００５の半径方向突起１００１０の前縁も、半径方向突起１００１０の前縁１００４５を通過して流れる流体の乱流を低減するために、涙滴形状を有することがある。内側ロータ１００００および外側ロータ１０００５の回転方向は、矢印１００７５によって示されている。ハウジング１００６５は、外側ロータ１０００５の外径をシールするスリーブ１００１５を有することがある。スリーブ１００１５は、真鍮のような好ましい摩耗および機械加工性の特徴を有する材料で作られてよい。三日月１００６０は、真鍮のような好ましい摩耗および機械加工性の特徴を有する材料で作られてよい。入口ポート１００２５および排出ポート１００３０も、図９に示されている。入口ポート１００２５は、一次チャンバがポンプの入口側に開く点を画定し、排出ポート１００３０は、一次チャンバ１００７０がポンプの排出流路に閉じる点を画定する。参照のために、二次チャンバ１００３５、内側ロータ１００００の前縁１００５５、および内側ロータ１００００の後縁１００５０が示されている。

図１０に示す非限定的な実施形態では、一次チャンバ１２０６５と二次チャンバ１２０３５との間の流路１２０２０が、外側ロータ１２００５の半径方向突起１２０１０を通じて配置される。参照のために、内側ロータ１２０００、入口ポート１２０２５、排出ポート１２０３０、およびハウジング１２１００が示されている。

図１１に示す非限定的な実施形態では、一次チャンバ１２０６５と二次チャンバ１２０３５との間の流路１２０２０が、外側ロータ１２００５の半径方向突起１２０１０を通じて配置される。外側ロータフィンを通じるこの流路は、最外側半径方向シーリング位置への内側ロータ褄先部および踵表面と外側ロータフィンとの間のシーリング接触を可能にするように構成される。それの外側の領域の外側のエリアは、フィン剛性を提供するために液滴形状の最も広い部分に大きな断面を残すか、あるいは所望であればボルトがフィンを通過するのに十分に広い断面を残す、流路入口および出口として使用される。加えて、流体通路２１５は、内側ロータ１２０００の半径方向突起１２０９０内に配置されてよい。参照のために、三日月１２０６０、入口ポート１２０２５、および排出ポート１２０３０が示されている。また、図１１に示すこの前述の実施形態の等角図も、異なる視点から図１２に示されている。参照のために、入口ポート１２０２５、排出ポート１２０３０、二次チャンバ１２０３５、外側ロータ１２００５、ハウジングスリーブ１２０１５、三日月１２０６０、外側ロータ半径方向突起１２０１０、一次チャンバ１２０６５、および内側ロータ１２０００が示されている。外側ロータ１２００５の等角図が、半径方向突起１２０１０、流路１２０２０、および外側ロータシャフト１２１１０を示す図１３に示されている。

図１４の非限定的な実施形態は、内側ロータ１６０２０内に位置する流体経路１６００５の単純化されたバージョンを示す。流体経路は、二次チャンバ１６０２５を外側ロータ１６０６５の外径に接続し、それによって、二次チャンバ１６０２５を一次チャンバ１６０３０に接続して、水撃を防止する。上死点、すなわち、図１４に示される位置で、内側ロータ半径方向突起１６０１５の端は、外側ロータ１６０６５の外径までずっと延びる。これは、機械が上死点まで回転される瞬間にシーリングを生じさせることがあるが、上死点に対して直接的に時計回りまたは反時計回りに回転点で二次チャンバ１６０２５を一次チャンバ１６０３０に接続する。外側ロータの外径まで延びる内側ロータの半径方向突起の別の結果は、一次チャンバ１６０３０が入口ポート１６０３０に開くときの一次チャンバ１６０３０内への流体流のための、ならびに一次チャンバ１６０３０が外側ポート１６０３５を閉鎖するときの一次チャンバ１６０３０から出る流体流のための、減少した断面積である。外側ロータの外径まで延びる内側ロータの半径方向突起のさらなる結果は、流体が、二次チャンバ１６０２５の容積が減少しているときに二次チャンバ１６０２５から一次チャンバ１６０３０に流れることができ、ならびに二次チャンバ１６０２５の容積が増加しているときに一次チャンバ１６０３０から二次チャンバ１６０２５に流れることがきる、減少した断面積である。例えば、図１～図１３ならびに図１５～図１７に示す、内側ロータは、ひとたび一次チャンバが入口ポートに開き、チャンバが排出ポートに対して閉鎖するときに、一次チャンバ内へのより大きな断面積を提供するために、上死点での内側ロータ半径方向突起の外径とハウジングとの間にギャップを設けるように、より小さな直径を有して設計され、それによって、減少した流量制限をもたらす。同様に、ハウジングと内側ロータローブとの間のギャップは、一次チャンバと二次チャンバとの間の流量制限を同様に減少させる。この非限定的な実施形態において、三日月１６０６０は、別個の部分ではなく、ハウジングの一体的な部分として形成される。しかしながら、三日月１６０６０は、代替的に、ハウジングとは別個の部品であることができ、ハウジングおよび三日月は一緒に組み立てられる。アセンブリにかかわらず、三日月シールのような固定的な要素は、ハウジングの部分とみなされる。

図１８は、単純化された内側ロータ１８０００が、隣接する内側ロータ半径方向突起ローブ１８０１５の間の根部から、内側ロータ１８００５の１つの軸方向側にある同じ内側ロータ半径方向突起ローブ１８０１５の外側半径まで架かる(スパンする)流体流路１８００５の第１のアレイと、流体流路の第１のアレイの鏡像である内側ロータ１８０００の対向する軸方向側にある流体流路１８０１０の第２のアレイとを有する、非限定的な実施形態を示す。内側ロータ１８０００の回転軸１８０２０は、参照のために図１８に示されている。

３ローブのより小さな三日月はより高い変位をもたらす

図１６～図１７に示す一実施形態では、エネルギ移送機械が、３つのローブを有する内側ロータを含み、外側ロータは、６つのフィンを有する。これは、互換的に３ローブ構成(tri-lobe arrangement)と呼ばれる。４ローブ設計と比較して、３ローブ設計は、同じ外側ロータ直径について４ローブデバイスよりも高い理論最大変位をもたらす、より小さな三日月外径を可能にする。

３ローブ対４ローブ接触比

接触比は、本明細書において、それらが回転するときの内側ロータ１００００の図９に示す非限定的な実施形態における先導表面１００５５のような駆動先導表面と同様に図９に示す外側ロータ１００５の後導表面１００４０のような駆動後導表面との間の接触点の平均数として定義される。開示の実施形態のデバイスでは、１以上の比は、内側ロータと外側ロータとの間に常に少なくとも１つの接触点があることを保証する。これは、駆動表面が被駆動表面と接触することをひとたび停止すると、駆動表面が次の回転まで被駆動表面との接触を回復しないと推定することに留意のこと。同様に、接触比は、内側ロータ１００００の内側ロータ後導表面１００５０のような後導表面および外側ロータ１０００５の先導表面１００４５のような先導表面の非駆動タイミング接触を参照するために使用されることができ、それは、被駆動ロータが、例えば、内側ロータ１００００の減速中に、駆動されているよりも速く回転することを防止する。本明細書において、先導(leading)とは、回転方向に概ね向かって面する構成を記述するために使用され、後導(trailing)とは、回転方向から概ね離れて面する構成を記述するために使用される。駆動表面およびタイミング表面の両方について、１以上である接触比は、外部タイミングギヤを必要とせずにデバイスの動作を提供するために、本発明者によって考慮される。

４ローブ設計は、３ローブ構成よりも高い接触比を提供する。より高い接触比は、より滑らかな係合を提供する傾向があり、ノイズを低減することがある。

図１６に示す実施形態において、内側ロータ１７０７０は、駆動ロータである。これは、モータの最適速度が外側ロータ１７０７５の所望の動作速度よりも高いならば、内側ロータ１７０７５に動力供給するために電気モータが使用される場合に有利なことがある。例えば、所与の動力出力で、電気モータは、１，０００ＲＰＭで最も効率的であることがある。外側ロータの所望の動作速度が５００ＲＰＭであるならば、内側ロータは、電気モータがその最適速度の１，０００ＲＰＭで動作することがあるように駆動ロータであってよい。逆に、外側ロータ１７０７５の最適速度がポンプに動力供給する手段の最適速度に類似するならば、外側ロータ１７０７５は、駆動ロータであってよい。本発明者は、限定されるものではないが、ポンプ、ギア、または直接結合された方法、または方法の組み合わせを介して開示のデバイスの入力に接続された、液圧モータ、内燃エンジンのような他の方法が、開示のデバイスを駆動する手段として使用されてよいことを想定する。

３ローブにおける二次チャンバ

図１５～図１７に示す非限定的な３ローブ設計において、二次チャンバ１７０３５は、外側ロータ半径方向突起１７０１０および内側ロータ１７０００上の半径方向突起１７０００の根部の間のエリアに生じる。

図１６～図１７に示す非限定的な実施形態において、外側ロータ１７０１０の半径方向突起は、二次チャンバ１７０３５から外側ロータの外径に通じる流路１７０８０を特徴とする。これは水撃が生じることを防止するが、２つのロータの回転中の如何なる点においても、ポンプの入口側からポンプの排出側への漏洩経路を導入しない。図１７は、内側ロータ１７０７０、三日月１７０６０、ハウジング１７０１５、および外側ロータの半径方向突起１７０１０の等角図を示す。参照のために、回転の方向は、矢印１７０９５によって示されている。

図１６に示す非限定的な例において、二次チャンバ１７０３５を外側ロータの外径に接続する流路１７０８０は、例えば、外側ロータの半径方向突起の内側後縁１７０９０と外側ロータの半径方向突起の内側前縁１７０８５との間で、内側ロータローブと接触し、外側ロータ１７０７５の外径に通じる、２つの隣接する外側ロータ表面の間に配置される。

図面は、半概略図であり、単純化のためにベアリングのような特定の要素を欠くことがある。

特許請求の範囲において、「含む」という用語は、その包括的な意味で使用され、存在する他の要素を除外しない。請求項の構成の前の不定詞「a」および「an」は、存在する構成のうちの１つよりも多くを除外しない。本明細書に記載される個々の構成の各々は、１つ以上の実施形態において使用されることがあり、本明細書に記載されていることのみの理由により、特許請求の範囲によって定義される全ての実施形態に必須であると解釈されるべきではない。

Claims (23)

1. 入口流路と出口流路とを画定するハウジングと、
   第１のロータ軸を中心とする前記ハウジング内の回転のために取り付けられ、第１のロータ歯を有し、前記第１のロータ歯の間に第１のロータチャンバを少なくとも部分的に画定する、第１のロータであって、各第１のロータチャンバは、前記第１のロータ歯の２つの第１のロータ歯によって少なくとも部分的に画定される、第１のロータと、
   第１のロータ軸に対して平行な第２のロータ軸を中心とする前記ハウジング内の回転のために取り付けられ、第２のロータ歯を有し、前記第２のロータ歯の間に第２のロータチャンバを少なくとも部分的に画定する、第２のロータであって、各第２のロータチャンバは、前記第２のロータ歯の２つの第２のロータ歯によって少なくとも部分的に画定される、第２のロータと、を含む、
   容積式流体移送デバイスであって、
   前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯は、当該容積式流体移送デバイスの噛み合い部分で互いに噛み合うように構成され、
   前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯は、当該容積式流体移送デバイスの出口部分で噛み合いに入り、前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯の噛み合いは、当該容積式流体移送デバイスの前記出口部分内の前記第１のロータチャンバおよび前記第２のロータチャンバの集合容積を減少させ、少なくとも前記第１のロータチャンバは、当該容積式流体移送デバイスの前記出口部分内で前記出口流路に対して開放し、
   前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯は、当該容積式流体移送デバイスの入口部分で噛み合いから外れ、前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯の前記噛み合いの外れは、当該容積式流体移送デバイスの前記入口部分内の前記第１のロータチャンバおよび前記第２のロータチャンバの前記集合容積を増加させ、少なくとも前記第１のロータチャンバまたは少なくとも前記第２のロータチャンバは、当該容積式流体移送デバイスの前記入口部分内で前記入口流路に対して開放し、
   前記第１のロータおよび前記第２のロータのうちの少なくとも一方は、当該容積式流体移送デバイスの前記入口部分、前記噛み合い部分または前記出口部分の少なくとも部分において、前記第１のロータチャンバを前記第２のロータチャンバと接続するように配置される、
   容積式流体移送デバイス。
2. 前記第１のロータおよび前記第２のロータの一方は、外側ロータであり、前記第１のロータおよび前記第２のロータの他方は、内側ロータであり、前記外側ロータの歯（外側ロータ歯）は、内歯車歯として前記内側ロータの歯（内側ロータ歯）と噛み合う、請求項１に記載の容積式流体移送デバイス。
3. 前記内側ロータと前記外側ロータとの間に三日月シールをさらに含む、請求項２に記載の容積式流体移送デバイス。
4. 前記三日月シールは、前記第１のロータチャンバ内の前記三日月シールの周りの流体の容積変位のために前記外側ロータ歯をシールする、請求項３に記載の容積式流体移送デバイス。
5. 前記三日月シールは、前記第２のロータチャンバ内の前記三日月シールの周りの流体の容積変位のために前記内側ロータ歯をシールする、請求項３または４に記載の容積式流体移送デバイス。
6. 前記外側ロータの前記回転は、先導方向および後導方向を画定し、外側ロータ軸に対して垂直な平面における少なくとも断面において、前記外側ロータ歯は、概ね真っ直ぐな先導フィン表面と概ね真っ直ぐな後導フィン表面とを含むフィンとして成形され、前記内側ロータ歯は、丸みを帯びた先導ローブ表面と丸みを帯びた後導ローブ表面とを含むローブとして成形され、前記先導ローブ表面は、前記後導フィン表面と接触するように配置され、前記後導ローブ表面は、前記先導フィン表面と接触するように配置される、請求項３～５のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
7. 前記外側ロータの前記フィン（外側ロータフィン）の数は、前記内側ロータの前記ローブ（内側ロータローブ）の２倍である、請求項６に記載の容積式流体移送デバイス。
8. 前記平面における少なくとも断面において、前記先導フィン表面および前記後導フィン表面は、真っ直ぐであり、前記先導ローブ表面および前記後導ローブ表面は、円弧である、請求項７に記載の容積式流体移送デバイス。
9. 前記外側ロータフィンの第１のフィンが、前記外側ロータ軸を通じる第１の半径方向ラインに対して平行であり、前記外側ロータ軸を通じる第１の半径方向ラインから第１の変位量だけ前記後導方向において変位する、前記先導フィン表面の先導する第１のフィン表面を有し、前記外側ロータフィンの対向するフィンが、前記外側ロータフィンの前記第１のフィンと回転対称であり、前記内側ロータローブの第１のローブが、後導弧形状において形成される前記後導ローブ表面の後導する第１のローブ表面を有し、前記後導弧形状は、第１のクリアランス値、すなわち、前記第１の変位量に実質的に等しいか、あるいは、第１のクリアランス値、すなわち、前記第１の変位量以下である、後導弧半径を有する、請求項８に記載の容積式流体移送デバイス。
10. 前記外側ロータフィンの第２のフィンが、前記外側ロータ軸を通じる第２の半径方向ラインに対して平行であり、前記外側ロータ軸を通じる第２の半径方向ラインから第２の変位量だけ前記先導方向において変位する、前記後導フィン表面の後導する第２のフィン表面を有し、前記外側ロータフィンの第２の対向するフィンが、前記外側ロータフィンの前記第２のフィンと回転対称であり、前記内側ロータローブの第２のローブが、先導弧形状において形成される前記先導ローブ表面の先導する第２のローブ表面を有し、前記先導弧形状は、第２のクリアランス値、すなわち、前記第２の変位量に実質的に等しいか、あるいは、第１のクリアランス値、すなわち、前記第１の変位量以下である、先導弧半径を有する、請求項８または９に記載の容積式流体移送デバイス。
11. 前記第１の変位量は、前記第２の変位量に等しい、請求項１０に記載の容積式流体移送デバイス。
12. 前記第１のローブは、前記第２のローブであり、前記後導弧形状は、前記先導弧形状と同心円状であり、前記先導する第１のフィン表面は、前記後導する第２のフィン表面に対して平行である、請求項１０または１１に記載の容積式流体移送デバイス。
13. 前記外側ロータフィンは、前記外側ロータを中心として回転対称であり、前記内側ロータローブは、前記内側ロータを中心として回転対称である、請求項８～１２のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
14. 前記第１のロータ歯および前記第２のロータ歯は、外歯車歯として噛み合う、請求項１に記載の容積式流体移送デバイス。
15. 前記内部流路は、前記第１のロータ歯内にある、請求項１～１４のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
16. 前記内部流路は、前記第２のロータ歯内にある、請求項１～１４のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
17. 前記第１のロータおよび前記第２のロータは、前記内部流路の内部流路を画定する、請求項１～１４のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
18. 前記第１のロータの前記内部流路は、あらゆる第１のロータ突起内にあり、前記第２のロータの前記内部流路は、あらゆる第２のロータ突起内にある、請求項１４に記載の容積式流体移送デバイス。
19. 前記第１のロータ軸に対して実質的に垂直に当該容積式流体移送デバイスを通じて流体流を方向付けるように配置される、請求項１～１８のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
20. ポンプとして動作するように構成され、前記内側ロータは、前記ポンプを駆動するために、機械的エネルギ源に接続される、請求項１～１９のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
21. ポンプとして動作するように構成され、前記外側ロータは、前記ポンプを駆動ために、機械的エネルギ源に接続される、請求項１～１９のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
22. 液圧モータとして動作するように構成され、流体圧が、前記内側ロータを駆動し、前記内側ロータは、機械的エネルギレシーバに接続される、請求項１～１９のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。
23. 液圧モータとして動作するように構成され、流体圧が、前記外側ロータを駆動し、前記外側ロータは、機械的エネルギレシーバに接続される、請求項１～１９のうちのいずれか１項に記載の容積式流体移送デバイス。

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