JP4636108B2 - ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ベーンポンプに関する。

従来のベーンポンプと同様の構成を有するロータリ式圧縮機として、特許文献１に開示されるものが知られている。特許文献１に開示されるロータリ式圧縮機では、回転部の回転軸方向に積層されたケーシング構成部材によって略一定高さの扁平なスペースが形成され、このスペース内に、円柱状の回転部と、当該回転部に放射状に形成されたスリットに突没可能に挿入されたベーンとが、収容されている。回転部を回転させると、ベーンによって区画される複数のポンプ室の容積がそれぞれ周期的に増減し、これにより、各ポンプ室に流体が吸入されて吐出されるようになっている。
特開昭６４−７７７８３号公報

上記特許文献１の構成では、回転部やベーンの厚み寸法に対して収容される空間の高さ寸法が大きい場合には、回転部やベーンが軸方向に往復動し、振動が大きくなって騒音が生じたり、摩耗が促進されたり、リークが大きくなってポンプ効率が低下する等の問題が生じる虞がある。これらの問題は、回転部やベーンの厚み寸法と空間の高さ寸法とを個々に計測し、組み合わせる部品を選択すれば抑制することができるが、そうすると、組み付けに手間がかかってしまう。

そこで、本発明は、回転部やベーンの軸方向の往復動を低減することが可能なベーンポンプを得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、ケーシング内で回転する回転部の基体部に当該回転部の回転軸に対して放射状に伸びて径外方向に開口する複数のスリットを形成し、各スリットにベーンを突没可能に収容し、ケーシング内で上記基体部の周囲に形成された環状室を上記複数のベーンで区画して複数のポンプ室を形成し、回転部を回転させることで上記ポンプ室の容積を周期的に増減させて当該ポンプ室に吸入した流体を吐出するように構成したベーンポンプにおいて、上記回転部および上記ケーシングのうち少なくともいずれか一方に、当該回転部の回転に伴って上記回転軸の軸方向一方側への流体力を発生させる流体力発生部を設け、上記回転部に、上記ベーンに対して上記回転軸の軸方向他方側に配置されて当該ベーンと摺接するガイド壁部を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記軸方向一方側への流体力を受けながら回転する上記回転部を摺動可能に上記ケーシングに支持させるスラスト支持部を設け、上記スラスト支持部の摺動部分の直径を上記基体部の直径より小さくしたことを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記流体力発生部は、上記回転部に設けられ、当該回転部の回転方向に対して傾斜する傾斜面であることを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記流体力発生部は、上記回転部に設けられ、当該回転部の回転に伴う流体の相対流が当たる翼部であることを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記流体力発生部は、上記回転部に設けられ、当該上記回転軸回りに周回する螺旋状の突条または凹溝であることを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記流体力発生部は、上記ケーシングに設けられ、上記回転部との対向部分に当該回転部に向けて突設された突起部であることを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、上記回転部は、回転軸と略同心で上記軸方向他方側に向けて突出する略筒状のスカート部を含み、上記スカート部と上記ケーシングとの間に略筒状の隙間を形成したことを特徴とする。

請求項８の発明にあっては、上記スカート部に設けた着磁部と、当該スカート部の径内側に配置したコイルを含むステータコアとを、上記回転部の回転軸の径方向に間隔をあけて対向配置させたモータを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、回転部の回転に伴って発生させた流体力により、回転部をケーシング内で上記軸方向一方側に押し付けることができる。このため、回転部がケーシング内で軸方向に往復動するのを抑制することができる。

また、ガイド壁部によってベーンが軸方向に往復動可能な範囲を狭くすることができる。

請求項２の発明によれば、回転部とケーシングとが軸方向一方側で摺動する領域の面積をより小さくして、摺動抵抗が増大するのを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、回転部に傾斜面を形成することで、流体力発生部を比較的簡素な構成として得ることができる。

請求項４の発明によれば、回転部に翼部を設けることで、より確実に流体力を発生させることができる。

請求項５の発明によれば、回転部に螺旋状の突条または溝部を形成することで、流体力発生部を比較的簡素な構成として得ることができる。

請求項６の発明によれば、ケーシングに突起部を設けることで、流体力発生部を比較的簡素な構成として得ることができる。

請求項７の発明によれば、スカート部の外周または内周に軸方向に所要の長さを有する筒状の隙間（環状隙間）を形成することができるため、当該隙間の長さおよびクリアランスを適宜に設定することにより、回転部の軸方向他方側の部分とケーシングとの間における作動流体のリーク流量を低減することができる。また、当該隙間は回転軸と同心となるため、回転部が軸方向一方側に移動した場合においても、当該隙間の長さを確保して、リーク流量の低減効果を得ることができる。

請求項８の発明によれば、筒状の隙間を形成するスカート部の形状を有効に利用してモータの着磁部を設けることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態および複数の変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素については、重複する説明を省略し、共通の符号を付与することとする。

（第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態にかかるベーンポンプの回転軸と直交する断面での断面図、図２は、ベーンポンプの回転軸を含む断面での断面図、図３は、ベーンポンプの分解斜視図、図４は、図２の一部の拡大図、図５は、ベーンポンプに含まれる回転部を示す側面図である。なお、以下では、便宜上、図２，図３，図４の上側を回転軸Ａｘの軸方向一方側、下側を軸方向他方側とする。

まずは、図１を参照して、ベーンポンプ１の作動流体の吸入および吐出に関わる構成について説明する。

本実施形態にかかるベーンポンプ１では、図１に示すように、ケーシング２内で、円環状のリング３の略円筒状の内周面３ａと回転軸Ａｘを中心に回転する回転部４の略円柱状の基体部５の外周面５ａとの間に、作動流体（液体）を収容する環状室６が形成されている。環状室６の幅ｗは、回転軸Ａｘの周方向に沿って変化している。本実施形態では、内周面３ａの中心Ｃと回転軸Ａｘとを平行にずらして、リング３の内周面３ａと回転部４の基体部５とを偏心させてある。このため、環状室６の幅ｗは、図１の右端の位置で最小となり、当該右端の位置から時計回り方向に徐々に拡がって左端の位置で最大となり、当該左端の位置から右端の位置に向けて時計回り方向に徐々に狭まって最小となっている。

基体部５には、回転部４の回転軸Ａｘに対して放射状に伸びて径外方向に開口する複数（本実施形態では４つ）のスリット７が形成されており、各スリット７には略角棒状または略帯板状のベーン８が突没可能に収容されている。ベーン８は、回転部４の回転に伴って生じる遠心力とスリット７内の回転軸Ａｘ側に導入される作動流体の与圧によって、スリット７内で径外方向に付勢されている。このため、ベーン８は内周面３ａと摺接しながら回転部４とともに回転することになる。

環状室６は、周方向に一定のピッチで配置された複数のベーン８によって、同数（本実施形態では４つ）のポンプ室９に区画されている。回転部４およびベーン８の回転に伴い、ポンプ室９の容積は、環状室６の幅ｗの変化に従って変化することになる。すなわち、各ポンプ室９の容積は、図１の右端の位置で最小となっている。そして、回転部４の回転方向ＲＤ（図１の時計回り方向）への回転に伴って漸増し、左端の位置で最大となる。その位置からさらに回転部４が時計回り方向に回転すると、ポンプ室９の容積は漸減し、右端の位置で最小となる。つまり、本実施形態では、回転部４の１周回のうち図１の下半分の区間でポンプ室９の容積が拡大し、上半分の区間でポンプ室９の容積が縮小する。このため、リング３の内周面３ａおよびケーシング２（第１のケーシング１０）に、ポンプ室９の容積が拡大する区間に臨ませて吸入開口１１を設けるとともに、ポンプ室９の容積が縮小する区間に臨ませて吐出開口１２を設けてある。吸入開口１１は、第１のケーシング１０の側面上に突設された吸入パイプ１３内の吸入通路１４と連通し、吐出開口１２は、吸入パイプ１３と平行に突設された吐出パイプ１５内の吐出通路１６と連通している。

したがって、図１において、回転部４が回転方向ＲＤに回転すると、隣接する２枚のベーン８によって区画されるポンプ室９は、右端の位置から容積を拡大させながら左端の位置まで移動する。このため、吸入通路１４から吸入開口１１を介してポンプ室９内に作動流体が流入する。そして、ポンプ室９は、左端の位置から容積を縮小しながら右端の位置まで移動する。このため、当該ポンプ室９から吐出開口１２を介して吐出通路１６に作動流体が流出する。複数のポンプ室９についてこのような作動流体の流入および流出が順次行われ、以て、ベーンポンプ１による連続的な作動流体の吸入および吐出が実現されている。

次に、図１〜図５を参照して、本実施形態にかかるベーンポンプ１の各部の構成を詳細に説明する。

図２に示すように、回転部４の基体部５に形成されたスリット７は、軸方向他方側で、底壁部１７によって塞がれており、ベーン８は、この底壁部１７と摺接しながらスリット７内を往復動するようになっている。すなわち、本実施形態では、この底壁部１７がガイド壁部に相当するものである。なお、底壁部１７には、スリット７の径内側に連通する連通孔１７ａが形成されており、この連通孔１７ａを介してスリット７内に、底壁部１７の裏側（軸方向他方側）から作動流体の与圧が導入されるようになっている。この与圧は、吐出圧と吸入圧の中間の圧力となっている。

底壁部１７は、回転軸Ａｘを中心とし当該回転軸Ａｘと直交する円板状に形成されており、基体部５の外周面５ａより外側までフランジ状に張り出している。そして、この底壁部１７の外周縁に、略円筒状のスカート部１８が突設されている。スカート部１８は、回転軸Ａｘと同心となっており、基体部５から離間する側（軸方向他方側）に向けて略一定の厚みで突出している。

このスカート部１８は、回転部４を駆動するモータ１９の回転子（ロータ）として機能するものであり、コイルの巻回されたステータコア２０のティース２０ａに対応して周方向に沿ってＮ極Ｓ極が交互に着磁された着磁部１８ａを含んでいる。スカート部１８のうち少なくとも着磁部１８ａとして機能する部分は、磁性材料によって構成される。この場合、スカート部１８のうちティース２０ａに対向する部分のみを磁性材料（例えばフェライト磁石やサマリウムコバルト磁石等の硬磁性材料）によって構成してもよいし、スカート部１８全体を磁性材料によって構成しても良いし、回転部４全体を磁性材料によって構成してもよい。この場合、樹脂材料に磁性材料からなる粉状や粒状の磁性フィラーを混合して、回転部４やスカート部１８を成形することも可能である。

また、図１，図３に示すように、基体部５の外周面５ａは一定のピッチで径内方向に凹設され、これにより羽根部５ｂが形成されている。この羽根部５ｂは、基体部５（回転部４）とともに回転し、吸入開口１１と対峙するときにはポンプ室９への作動流体の吸入性能を高めるとともに、吐出開口１２と対峙するときにはポンプ室９からの作動流体の排出性能を高めている。

また、図２に示すように、基体部５（回転部４）の中央部には、シャフト２１を回転自在に支持する軸受部２２が固定されている。この軸受部２２は、メタルブッシュ等の滑り軸受としてもよいし、ニードルベアリング等の転がり軸受としてもよい。

そして、回転部４は、ケーシング２によって形成される内部空間２ａ（図２参照）内で回転軸Ａｘ回りに回転するように構成されている。本実施形態では、ケーシング２は、軸方向一方側（図２および図３の上側）に位置する第１のケーシング１０と、軸方向他方側（図２および図３の下側）に位置する第２のケーシング２３と、環状室６の外周面（リング３の内周面３ａ）を形成するリング３と、を備えている。

リング３は、図３にも示すように、環状室６の外周面を形成する筒状部３ｂと、筒状部３ｂの軸方向他方側から回転軸Ａｘの径外方向に張り出すフランジ部３ｃとを備え、さらに、吸入通路１４および吐出通路１６の側壁の一部を成すリブ３ｄを備えている。円板環状のフランジ部３ｃから回転軸Ａｘの軸方向に筒状部３ｂとリブ３ｄとが略同じ高さで立設された形状となっている。

このリング３は、図２に示すように、第１のケーシング１０に形成された凹部１０ｂ内に収容される。すなわち、この凹部１０ｂは、リング３の筒状部３ｂとリブ３ｄを嵌合する形状に凹設されている。また、リング３のフランジ部３ｃの外周部３ｅは、凹部１０ｂの反対側で第２のケーシング２３の環状壁部２３ａと接触しており、この部分が第１のケーシング１０と第２のケーシング２３とによって挟持されることで、リング３が回転軸Ａｘの軸方向に固定されている。

第２のケーシング２３には、回転部４のスカート部１８を収容する略円環状の凹部２３ｂと、回転部４の軸受部２２のうち第２のケーシング２３側（軸方向他方側、図２および図３の下側）に突出する部分を収容する凹部２３ｃとが形成されている。

凹部２３ｂの外周にある環状壁部２３ａより径外側の領域は、第１のケーシング１０との当接面となる。この当接面には、Ｏリング３４用の溝部２３ｄを略円環状に形成し、この溝部２３ｄ内に装着したＯリング３４によって、第１のケーシング１０と第２のケーシング２３との境界部分でのシールを確保してある。なお、この境界部分以外の部材同士の境界部分（例えばリング３のフランジ部３ｃと第１のケーシング１０との間の境界面等）にも適宜にシール部材（例えばガスケットやＯリング等）を介在させ、各境界部分のシール性能を向上させるようにしてもよい。

凹部２３ｃの底壁部２３ｅと、第１のケーシング１０の突起部１０ｃとの間にはシャフト２１が架設され、このシャフト２１の中心が回転軸Ａｘとなっている。シャフト２１は、回転部４の中心に設けた軸受部２２を貫通し、当該軸受部２２に回転自在に支持されている。

また、図２に示すように、凹部２３ｂと凹部２３ｃとの間には、回転部４の反対側（軸方向他方側、図２の下側）から回転部４側に向けて突設された環状の突起部２３ｆが形成されており、この突起部２３ｆの裏側となる環状の凹部２３ｊ内にモータ１９をなすステータコア２０が収容されている。

ステータコア２０は、図２，図３に示すように、基板２４の表面２４ａの中央に取り付けられており、回転軸Ａｘと同心で中央に位置する円筒部２０ｂと、円筒部２０ｂから放射状に伸びてコイルが巻回された複数のティース２０ａとを備えている。

そして、基板２４のステータコア２０を設けた表面２４ａに対して反対側（軸方向他方側、図２の下側）となる裏面２４ｂには、各種電子部品（図示せず）が実装され、モータ１９の駆動回路やその他の回路が形成されている。本実施形態では、基板２４に形成された駆動回路によって各ティース２０ａに巻回されたコイルの通電状態を適宜に切り替えてティース２０ａの外周部分における極性を切り替え、これにより、ティース２０ａに対して径外方向に対向する着磁部１８ａ（スカート部１８）に周方向の推力を与え、以て、回転部４を回転させるようになっている。よって、第２のケーシング２３のうち、少なくとも、ステータコア２０（ティース２０ａ）の外周部とスカート部１８との間に介在する隔壁部２３ｇは、透磁性を有するものとする必要がある。このため、隔壁部２３ｇあるいは第２のケーシング２３の全体が、透磁性を有する材料（例えばステンレススチールや、樹脂材料等）で形成される。

基板２４は、凹部２３ｃを回転部４の反対側（軸方向他方側）から塞ぐようにして取り付けられており、さらに、基板２４を、基板カバー２５によって、回転部４の反対側（軸方向他方側）から覆ってある。基板カバー２５には、基板２４との間に電子部品を配置する間隔を確保するため、突条２５ａを設けてある。

第１のケーシング１０および第２のケーシング２３は、いずれも回転軸Ａｘに沿う軸方向視で略正方形状の外形状を呈している。そして、これらケーシング１０，２３の四隅に、これらを締結するねじ２６の貫通孔１０ａ，２３ｋを形成してある。これら貫通孔１０ａ，２３ｋおよび基板カバー２５の四隅に形成された貫通孔２５ｂにねじ２６を挿通して、ナット２７を螺結することで、ベーンポンプ１が組み立てられる。

なお、ベーンポンプ１をなす上記各構成部品の材料や製造方法は、上述した着磁性や透磁性の他、耐摩耗性、耐食性、耐膨潤性、成形性、部品精度等を考慮して適宜に選択される。

ここで、本実施形態では、回転部４に、その回転に伴って上記回転軸Ａｘの軸方向一方側（図２，図３，図５では上側）への流体力を発生させる流体力発生部２８を設け、回転部４を、底壁部１７を設けた側と反対側に位置する第１のケーシング１０に押し付けるようにしている。

図５に示すように、本実施形態では、流体力発生部２８として、スカート部１８の軸方向他方側の端面１８ｂに、回転部４の回転方向ＲＤに対して傾斜する傾斜面２８Ａを設けてある。傾斜面２８Ａは、回転方向ＲＤの手前側から先方側にかけて軸方向他方側（図５で下側）から一方側（同上側）に向けて傾斜して設定してある。このため、回転部４の回転に伴ってこの傾斜面２８Ａに当たった作動流体は、回転部４に流体力Ｆを作用させ、軸方向一方側（図５の上側）に押し上げることになる。

そして、かかる軸方向一方側に向けて作用する流体力Ｆ（推力）を受けながら回転する回転部４を摺動可能に支持するため、第１のケーシング１０には、図４に示すように、スラスト支持部２９を設けてある。具体的には、第１のケーシング１０においてシャフト２１を嵌挿して支持する部分を軸方向他方側へ突出させて突起部１０ｃを形成し、この突起部１０ｃの頂面１０ｄに、ワッシャ３０を介して、回転部４（基体部５）の中央部に形成した凹部４ａの底面４ｂを突き当てている。本実施形態では、スラスト支持部２９にワッシャ３０を介在させるとともに、このワッシャ３０に回転部４の中央部に設けた軸受部２２の軸方向端面２２ａ（凹部４ａの底面４ｂに一部露出させて設けてある）を突き当てることで、耐摩耗性を高め易くしている。すなわち、かかる構成により、この部分の耐摩耗性はワッシャ３０と軸受部２２との摺接部分のスペック（材質、寸法、硬化処理等）によって調整し、回転部４の本体部分（基体部５、底壁部１７等）のスペックは、軽量化や、他の摺動部分の摺動性、耐食性等の観点から選定することができる。

そして、図４に示すように、スラスト支持部２９における摺動部分の直径Ｄ２を、基体部５の直径Ｄ１より小さくしてある。流体力発生部２８を設けた場合に、特段スラスト支持する部分を設けないと、基体部５の端面５ｃが第１のケーシング１０と摺接することになって、摺動抵抗が増大してしまう虞がある。この点、本実施形態では、摺動部分の直径Ｄ２を基体部５の直径Ｄ１より小さくしたため、摺動抵抗をより低減して、フリクションをより低減することができる。

なお、図２に示すように、底壁部１７の軸方向一方側の端面１７ｂとリング３の軸方向他方側の端面３ｆとの間の隙間３１は狭く設定し、これら端面１７ｂ，３ｆ間の隙間からのリーク流量を可及的に減らしてある。また、軸受部２２の軸方向他方側にもワッシャ３０を介在させてある。

以上のように、本実施形態では、流体力発生部２８によって回転部４を回転軸Ａｘの軸方向一方側に押し上げるようにした。かかる構成により、回転部４をケーシング２の軸方向一方側（すなわち第１のケーシング１０）に突き当てて、回転部４が回転中に軸方向に往復動するのを抑制することができ、当該往復動によって、振動や騒音が生じるのを抑制することができる。また、図４に示すように、基体部５の軸方向一方側の端面５ｃと、第１のケーシング１０の軸方向他方側の端面１０ｅとのギャップｇを、回転部４の寸法ｄ１と第１のケーシング１０の寸法ｄ２とで、より容易にかつより精度良く規定できるようになり、このギャップが拡大したり変動したりすることによるリーク流量の増大、ひいてはポンプ効率の低下を抑制できるとともに、ベーンポンプ１の吐出量のばらつき（個体差）を低減することができる。

さらに、ベーン８を摺動可能に軸方向他方側で支持する底壁部１７を設けたため、ベーン８の軸方向他方側への移動を抑制することができ、当該ベーン８が軸方向に往復動することによって振動や騒音が生じたり、リーク流量が増大して効率が低下したりするのを抑制することができる。かかる構成は、回転部４とともにベーン８を軸方向一方側へ移動させる構成と言うことができる。

また、本実施形態では、流体力発生部２８として、回転部４の回転方向ＲＤに対して傾斜する傾斜面２８Ａを設けた。このため、流体力発生部２８を比較的簡素な構成として得ることができる。特に、本実施形態にかかる傾斜面２８Ａを設けたスカート部１８の軸方向他方側の端面１８ｂは、面積を比較的広く確保しやすく、かつ第２のケーシング２３との隙間を広く確保しやすいため、より容易に所望の流体力を生じさせることができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、スカート部１８と第２のケーシング２３との間に、略筒状の隙間（環状隙間）３２，３３を設けてある。隙間３２は、スカート部１８の外周面１８ｃと第２のケーシング２３の環状壁部２３ａの内周面２３ｈとの間の隙間であり、隙間３３は、隔壁部２３ｇの外周面２３ｉとスカート部１８の内周面１８ｄとの間の隙間である。このようにスカート部１８を設けて、第２のケーシングとの間に筒状の隙間３２，３３を回転軸Ａｘの軸方向に所定区間に亘って形成し、クリアランスの大きさを適宜に設定する（比較的微少な隙間とする）ことで、吐出行程にあるポンプ室９（図１で上側にあるポンプ室９）から吸入行程にあるポンプ室９（図１で下側にあるポンプ室９）へ、基体部５の軸方向他方側を経由してリークする作動流体の通流抵抗を大きくしリーク流量を低減することができる。

また、これら隙間（微小隙間）３２，３３は回転軸Ａｘと同心であるため、回転部４が軸方向一方側に移動した場合においても、回転部４の軸方向他方側の部分と第２のケーシング２３との間における作動流体のリーク流量を低減することができる。

そして、このスカート部１８は、モータ１９を構成する回転子（ロータ）として機能する部分である。すなわち、本実施形態によれば、回転子として機能させるスカート部１８ならびにその周囲の構造を有効に利用して、当該スカート部１８の径外側および径内側の筒状の隙間（微小隙間）３２，３３によってリーク流量を効率良く減らすことができる。

（回転部に設けた流体力発生部としての傾斜面の変形例）図６〜図１２は、それぞれ、傾斜面の変形例を示す側面図である。これら各図は、流体力発生部２８としての傾斜面２８Ａを、回転部４のスカート部１８の軸方向他方側（図６〜図１２の下側）の端面１８ｂに設けた変形例を示している。各図に示すように、傾斜面２８Ａのスペック（位置、形状、角度、深さ、幅、ピッチ、曲率等）は、適宜に変更して設定することができる。これら各構成によっても、回転部４が回転することにより、傾斜面２８Ａに軸方向一方側に押し上げる作動流体の流体力Ｆが作用し、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１３は、傾斜面の別の変形例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａで見た平面図である。また、図１４〜図１７は、それぞれ、傾斜面のさらに別の変形例を示す側面図である。これら図１３〜図１７は、流体力発生部２８としての傾斜面２８Ａを、スカート部１８の外周面１８ｃに設けた変形例を示している。これら変形例では、外周面１８ｃに略一定の深さの凹部１８ｅを設け、この凹部１８ｅの軸方向一方側（図１３（ａ），図１４〜図１７の上側）の端面１８ｆを、傾斜面２８Ａとしたものである。各図に示すように、傾斜面２８Ａのスペック（位置、形状、角度、深さ、幅、ピッチ、曲率等）も、適宜に変更して設定することができる。これら各構成によっても、回転部４が回転することにより、傾斜面２８Ａに軸方向一方側に押し上げる作動流体の流体力Ｆが作用し、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（回転部に設けた流体力発生部の変形例）図１８は、流体力発生部の変形例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂで見た平面図である。この変形例では、流体力発生部２８として、回転部４のスカート部１８の軸方向他方側（図１８の下側）の端部に、翼部２８Ｂを設けてある。この翼部２８Ｂは、回転部４の回転方向ＲＤに対して傾斜する平板状に形成されており、当該翼部２８Ｂには、回転部４の回転に伴う作動流体の相対流によって所要の揚力を発生する迎角αを与えてある。すなわち、翼部２８Ｂは、回転方向ＲＤの手前側から先方側に向けて軸方向一方側（図１８（ａ）の上側）へ傾斜させてある。かかる構成によっても、回転部４が回転することにより、翼部２８Ｂに軸方向一方側に押し上げる作動流体の流体力Ｆが作用し、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（回転部に設けた流体力発生部の別の変形例）図１９は、流体力発生部の別の変形例を示す側面図である。この変形例では、流体力発生部として、回転部４のスカート部１８の外周面１８ｃに、螺旋状の凹溝２８Ｃを設けてある。この凹溝２８Ｃは、回転方向ＲＤの手前側から先方側に向けて軸方向一方側（図１９の上側）に向かっており、回転部４の回転方向ＲＤへの回転に伴って凹溝２８Ｃ内を流れる作動流体の相対流を、軸方向他方側に指向させるものである。したがって、かかる構成によっても、回転部４が回転することにより、凹溝２８Ｃに軸方向一方側に押し上げる作動流体の流体力Ｆが作用し、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）図２０は、本発明の第２実施形態にかかるベーンポンプに含まれるケーシング（第２のケーシング）を示す図であって、（ａ）は軸方向一方側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のXXb−XXb断面図である。

本実施形態では、第２のケーシング２３の、回転部４との対向部分に、回転部４に向けて突出する突起部２８Ｄを設け、この突起部２８Ｄを、回転部４に軸方向一方側へ向かわせる流体力を作用させる流体力発生部２８として用いている点が、上記第１実施形態と相違している。この点以外は、上記第１実施形態と全く同様の構成を備えている。

具体的には、第２のケーシング２３の凹部２３ｂの底面２３ｍ（すなわち、スカート部１８（回転部４）の軸方向他方側の端面１８ｂに対して軸方向他方側で対向する部分）に、スカート部１８（回転部４）側、すなわち軸方向一方側（図２０の（ａ）で上側）に向けて突出する突起部２８Ｄを設けてある。この突起部２８Ｄは、回転軸Ａｘの周方向に沿って複数箇所（本実施形態では９０ｄｅｇずつ４箇所）設けられている。

図２に示すように、スカート部１８の端面１８ｂと、凹部２３ｂの底面２３ｍとの間には、作動流体が収容された環状の空間が形成されている。回転部４が回転すると、この環状の空間には、作動流体の粘性によって回転するスカート部１８に引きずられて回転部４の回転方向ＲＤに向かう作動流体の流れが生じる。突起部２８Ｄは、この作動流体の流れに対して狭窄部となるため、この突起部２８Ｄを設けた部分（最も狭い部分より回転方向ＲＤの手前側）で作動流体の圧力が高まり、この圧力によって、スカート部１８の端面１８ｂひいては回転部４が軸方向一方側へ向かう流体力Ｆが作用することになる。

特に、本実施形態では、突起部２８Ｄには、回転方向ＲＤの手前側から先方側へ向かうにつれて軸方向一方側へ向かうように傾斜する傾斜面２８Ｄａを設けてあるため、作動流体の流れが、この傾斜面２８Ｄａに沿って軸方向一方側へ曲げられることとなり、その分、より効率良く流体力Ｆを作用させることが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、第２のケーシング２３に流体力発生部２８を設けたため、この流体力発生部２８によって軸方向一方側に向けての流体力Ｆを受けた回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになって、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、第２のケーシング２３に突起部２８Ｄを設けることで、流体力発生部を比較的簡素な構成として得ることができる。

（ケーシング（底面２３ｍ）に設けた流体力発生部の変形例）図２１〜図２６は、それぞれ、傾斜面の変形例を示すケーシング（第２のケーシング）の断面図であって、図２０のXXb−XXb線と同位置での断面図である。これら各図は、流体力発生部２８としての突起部２８Ｄを、第２のケーシング２３の凹部２３ｂに設けた変形例を示している。各図に示すように、突起部２８Ｄならびに当該突起部２８Ｄの回転方向ＲＤ手前側の傾斜面２８Ｄａのスペック（位置、形状、角度、深さ、幅、ピッチ、曲率等）は、適宜に変更して設定することができる。また、図２６に示すように、突起部２８Ｄを、傾斜面ではなく水平面を有するものとして構成してもよい。これら各構成によっても、回転部４の回転に伴ってこの突起部２８Ｄに当たった作動流体は、回転部４に対してこれを軸方向一方側に押し上げる流体力Ｆを作用させ、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）図２７は、本発明の第３実施形態にかかるベーンポンプに含まれるケーシング（第２のケーシング）を示す図であって、（ａ）は、第２のケーシングを軸方向一方側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のXXVIIb−XXVIIb断面図である。

本実施形態では、第２のケーシング２３の、回転部４との対向部分に、回転部４に向けて突出する突起部２８Ｅを設け、この突起部２８Ｅを、回転部４に軸方向一方側へ向かわせる流体力を作用させる流体力発生部２８として用いている点が、上記第１実施形態と相違している。この点以外は、上記第１実施形態と全く同様の構成を備えている。

具体的には、第２のケーシング２３の突起部２３ｆに、底壁部１７側（回転部４側）、すなわち軸方向一方側（図２７で上側）に向けて突出する突起部２８Ｅを設けてある。この突起部２８Ｅは、回転軸Ａｘの周方向に沿って複数箇所（本実施形態では９０ｄｅｇずつ４箇所）設けられている。

図２に示すように、底壁部１７と、突起部２３ｆとの間には、作動流体が収容された環状の空間が形成されている。回転部４が回転すると、この環状の空間には、作動流体の粘性によって回転する底壁部１７に引きずられて回転部４の回転方向ＲＤに向かう作動流体の流れが生じる。突起部２８Ｅは、この作動流体の流れに対して狭窄部となるため、この突起部２８Ｅを設けた部分（最も狭い部分より回転方向ＲＤの手前側）で作動流体の圧力が高まり、この圧力によって、底壁部１７ひいては回転部４が軸方向一方側へ向かう流体力Ｆが作用することになる。

特に、本実施形態では、突起部２８Ｅには、回転方向ＲＤの手前側から先方側へ向かうにつれて軸方向一方側へ向かうように傾斜する傾斜面２８Ｅａを設けてあるため、作動流体の流れが、この傾斜面２８Ｅａに沿って軸方向一方側へ曲げられることとなり、その分、より効率良く流体力Ｆを作用させることが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、第２のケーシング２３に流体力発生部２８を設けたため、この流体力発生部２８によって軸方向一方側に向けての流体力Ｆを受けた回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになって、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態によれば、第２のケーシング２３に突起部２８Ｅを設けることで、流体力発生部を比較的簡素な構成として得ることができる。

（ケーシング（突起部２３ｆ）に設けた流体力発生部の変形例）図２８〜図３３は、それぞれ、傾斜面の変形例を示すケーシング（第２のケーシング）の断面図であって、図２７のXXVIIb−XXVIIb線と同位置での断面図である。これら各図は、流体力発生部２８としての突起部２８Ｅを、第２のケーシング２３の突起部２３ｆに設けた変形例を示している。各図に示すように、突起部２８Ｅならびに当該突起部２８Ｅの回転方向ＲＤ手前側の傾斜面２８Ｅａのスペック（位置、形状、角度、深さ、幅、ピッチ、曲率等）は、適宜に変更して設定することができる。また図３３に示すように、突起部２８Ｅを、傾斜面ではなく水平面を有するものとして構成してもよい。これら各構成によっても、回転部４の回転に伴ってこの突起部２８Ｅに当たった作動流体は、回転部４に対してこれを軸方向一方側に押し上げる流体力Ｆを作用させ、回転部４は、第１のケーシング１０のスラスト支持部２９に押し付けられつつ回転することになる。したがって、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明は上記各実施形態や変形例には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ベーンポンプの回転部やリング、ケーシングの詳細な構成は上記実施形態には限定されない。また、流体力発生部によって上記実施形態とは逆側、すなわちモータ側のケーシングに押し付けるようにしてもよい。また、流体力発生部を、回転部およびケーシングの双方に設けてもよい。また、スカート部は、本実施形態のようにガイド壁部としての底壁部と連設させることは必須では無く、ガイド壁部と基体部の径外側に張り出すフランジ部とで段差を設けてもよいし、基体部から直接的に突出させてもよい。また、翼部を上流側が鈍頭で下流側の端縁を鋭く尖らせた所謂一般的な翼型形状に形成してもよいし、螺旋状の凹溝に変えて螺旋状の突条を設けてもよい。また、傾斜面や、螺旋状の凹溝や突条は、断続的に設けてもよい。

本発明の第１実施形態にかかるベーンポンプの回転軸と直交する断面での断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるベーンポンプの回転軸を含む断面での断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるベーンポンプの分解斜視図である。 図２の一部の拡大図である。 本発明の第１実施形態にかかるベーンポンプに含まれる回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかるベーンポンプの回転部の側面図である。 本発明の第２実施形態にかかるベーンポンプのケーシングを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のXXb−XXb断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態にかかるベーンポンプのケーシングを示す平面図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のXXVIIb−XXVIIb断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかるベーンポンプのケーシングの断面図である。

符号の説明

１ ベーンポンプ
２ ケーシング
２ａ 内部空間
３ リング（ケーシング）
３ａ 内周面
４ 回転部
５ 基体部
５ａ 外周面
６ 環状室
７ スリット
８ ベーン
９ ポンプ室
１０ 第１のケーシング（ケーシング）
１７ 底壁部
１８ スカート部
１８ａ 着磁部
１９ モータ
２０ ステータコア
２３ 第２のケーシング（ケーシング）
２３ｍ 底面（回転部との対向部分）
２８ 流体力発生部
２８Ａ 傾斜面
２８Ｂ 翼部
２８Ｃ 凹溝
２８Ｄ，２８Ｅ 突起部
２８Ｄａ，２８Ｅａ 傾斜面
２９ スラスト支持部
３２，３３ 隙間
Ａｘ 回転軸
Ｄ１ （基体部の）直径
Ｄ２ （スラスト支持部の摺動部分の）直径
Ｆ 流体力

Claims (8)

1. ケーシング内で回転する回転部の基体部に当該回転部の回転軸に対して放射状に伸びて径外方向に開口する複数のスリットを形成し、各スリットにベーンを突没可能に収容し、ケーシング内で前記基体部の周囲に形成された環状室を前記複数のベーンで区画して複数のポンプ室を形成し、回転部を回転させることで前記ポンプ室の容積を周期的に増減させて当該ポンプ室に吸入した流体を吐出するように構成したベーンポンプにおいて、
   前記回転部および前記ケーシングのうち少なくともいずれか一方に、当該回転部の回転に伴って前記回転軸の軸方向一方側への流体力を発生させる流体力発生部を設け、
   前記回転部に、前記ベーンに対して前記回転軸の軸方向他方側に配置されて当該ベーンと摺接するガイド壁部を設けたことを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記軸方向一方側への流体力を受けながら回転する前記回転部を摺動可能に前記ケーシングに支持させるスラスト支持部を設け、
   前記スラスト支持部の摺動部分の直径を前記基体部の直径より小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記流体力発生部は、前記回転部に設けられ、当該回転部の回転方向に対して傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
4. 前記流体力発生部は、前記回転部に設けられ、当該回転部の回転に伴う流体の相対流が当たる翼部であることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
5. 前記流体力発生部は、前記回転部に設けられ、当該前記回転軸回りに周回する螺旋状の突条または凹溝であることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
6. 前記流体力発生部は、前記ケーシングに設けられ、前記回転部との対向部分に当該回転部に向けて突設された突起部であることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
7. 前記回転部は、回転軸と略同心で前記軸方向他方側に向けて突出する略筒状のスカート部を含み、
   前記スカート部と前記ケーシングとの間に略筒状の隙間を形成したことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載のベーンポンプ。
8. 前記スカート部に設けた着磁部と、当該スカート部の径内側に配置したコイルを含むステータコアとを、前記回転部の回転軸の径方向に間隔をあけて対向配置させたモータを備えることを特徴とする請求項７に記載のベーンポンプ。

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