JPH02161188A - 非接触ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、羽根と羽根嵌り込み部と基準円筒面とを有す
るローターが互いに非接触状態で同期的に互いに反対方
向へ回転し合う非接触ポンプに係わり、製造が容易で安
価であり、かつ非接触ポンプの代表格とも言うべきルー
ツポンプよりも全断熱効率が高い構造のものに関する。

（従来の技術） 本発明を理解する為に、先ず本発明に係わる前記非接触
ポンプについて説明する。

第１図において各々のローター１，２は、基準円筒面３
と、基準円筒面３から陥没した部分を有しながら羽根４
の羽根外周部５まで連絡する羽事嵌り込み部６と、羽根
嵌り込み部６と隣接しながら基準円筒面３から突出した
複数枚（図では２枚）の羽根４とを有しており、互いに
非接触状態で図示しない同期歯車によって同期的に互い
に反対方向へ回転し合う様になっている。

各々のローターの基準円筒面３は互いに密接し合い（０
．１〜０．２ｍｍ程度の微小間隙を保ちつつ）、ロータ
ー１はケーシングに固定された固定中心体７の周囲に密
接しながら回転する様になっている。

ローター１の線Ｃ２（実際は面であるが断面を考る）は
ローター２の線Ｃ５の先端部によって創成され、ロータ
ー１の線Ｃ３とローター２の線Ｃ４との内でいずれか一
方の線は他方の線によって創成され、更にローターの１
の線Ｃ１とローター２の線Ｃ６との内でいずれか一方の
線は他方の線によって創成され、かつローター１の羽根
４の羽根外周部５はローター２の線Ｃ７（円弧）に密接
する様になっている。

今、各々のローターとケーシングとによって形成された
作動室９に注目すると、同作動室９内の流体はローター
の回転に従って同作動室９の容積の縮小によって密閉的
に圧縮され、ほぼ固定中心体７内の圧力に等しくなった
時点でローター１の羽根嵌り込み部６が固定中心体７に
形成された吐出口８に速進し、固定中心体７内へ吐出さ
れる様になっている。

さて以上の様な従来の非接触ポンプにおいては線Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ７は全て創成線として正確
に形成しなければならず（線Ｃ５についてはその先端部
を正確に形成する必要がある）、従って高度な歯形の精
密加工技術が必要であり、極めて製造が難かしく製造原
価が高騰する欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、製造が容易で安価であり、かつ広く使
用され非接触ポンプの代表格とも言うべきルーツポンプ
よりも全断熱効率が高い非接触ポンプを提供しようとし
たところにある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は従来の欠点を解決する為に、固定中心体側のロ
ーターと噛合うローターが固定された欠円体の問図に密
接しながら回転する様にし、かつ各々のローターの羽根
が噛合いの相手のローターの羽根嵌り込み部へ嵌り込ん
でいる時に羽根の羽根側面と羽根嵌り込み部の壁面との
間の間隙が最も接近した部分でも各々のローターの基準
円筒面間の間隙に比し相対的に十分に大である様に構成
し、各々のローターの基準円筒面が互いに密接し合って
いない時には少なくともいずれか一方のローターの羽根
の羽根外周部と、前記固定中心体の羽根外周部密接部及
び前記欠円体の羽根外周部密接部の内の少なくともいず
れか一方の羽根外周部密接部との間に密接又は殆ど密接
している部分がある様にして圧縮過程中の作動室が吸入
側へ連通しない様に構成し、更に； （イ）固定中心体側のローターの羽根嵌り込み部と同羽
根嵌り込み部に嵌り込むべき前記欠円体側のローターの
羽根とに注目し、同羽根嵌り込み部と前記固定中心体に
形成された放出通路との連通が開始される瞬間には同羽
根の遅れ側の羽根則面の先端部がケーシング内周面から
離れる瞬間の近傍にある状態であるか又はそれを多から
ず過ぎた状態である様に構成し、かくして同羽根の遅れ
側の羽根則面の先端部がケーシング内周面から離れる瞬
間の後の作動室内の流体を前記固定中心に形成された放
出通路及び前記固定中心体側のローターの羽根嵌り込み
部を介してポンプの吸入側との連通が遮断された作動室
内へ放出する様に構成したり、 （ロ）欠円体側のローターの羽根嵌り込部の進み側の壁
面と同羽根嵌り込み部に嵌り込んでいる固定中心体側の
ローターの羽根面とによって形成される空間でありかつ
ポンプの吸入側連通状態にある同空間内へ、前記欠円体
に形成された導通路を介して流体を導入する様に構成し
たりしたのである。

（実施例） 第２図は本発明による非接触ポンプの一実施例で、固定
中心体７側のローター１と噛合うローター２はケーシン
グに固定された欠円体１３の周囲に密接しながら非接触
状態で回転する様になっており、更に各々のローターの
羽根４が噛合いの相手のローターの羽根嵌り込み部６へ
嵌り込んでいる時に、羽根４の羽根側面と羽根嵌りり込
み部６の壁面との間の間隙（線Ｃ３と線Ｃ４との間の間
隙、線Ｃ２と線Ｃ５の先端部との間の間隙等）が最も接
近した部分でも各々のローターの基準円筒面３間の間隙
に比し相対的に十分に大である様に（通常で０．７〜１
．５ｍｍ位）構成してある。

但し、線Ｃ３の先端部がローター２の基準円筒面３から
離れる瞬間には線Ｃ４の先端部が固定中心体７に形成さ
れた羽根外周部密接部１１（ローター２の羽根４の羽根
外周部５が密接する部分）に既に到達しているか又は僅
かの時間的遅れを許して殆ど到達している様にすると共
に、線Ｃ１の先端部が欠円体１３に形成された羽根外周
部密接部１６（ローター１の羽根４の羽根外周部５が密
接する部分）から離れる瞬間には線Ｃ６の先端部がロー
ター１の基準円筒面３に既に到達してしまっているか又
は僅かの時間的遅れも許して殆ど到達している様に（第
２図参照）し、かつ線Ｃ５の先端部が羽根外周部密接部
１１から像離れる瞬間には線Ｃ２の先端部が羽根外周部
密接部１６に到達しているか又は僅かの時間的遅れを許
して殆ど到達している様に（第４図参照）構成してある
。

即ち各々のローターの基準円筒面３が互いに密接し合っ
ていない時には、少なくともいずれか一方のローターの
羽根４の羽根外周部５と、固定中心体７の羽根外周部密
接部１１及び欠円体の春根外周部密接部１６の内の少な
くともいずれか一方の羽根外周部密接部との間に密接又
は殆ど密接している部分がある様に構成しているのであ
る。

かくして羽根４の羽根側面と羽根嵌り込み部６の壁面と
の間の間隙が最も接近した部分でも各々のローターの基
準円筒面３間の間隙に比し相対的に十分に大である様に
構成されているにも拘わらず、圧縮過程中の作動室９は
吸入側と連通する事が常時避けられ、ポンプとして機能
させる事ができるのである。

１５は段状溝で、各々のローターの羽根４が噛合いの相
手の羽根嵌り込み部６へ各々完全に嵌り込んだ時に（第
４図参照）、Ｃ２と線Ｃ５とによって挟まれた欠円部１
４を含む空間の容積が最小となる為、この時まで同空間
内の流体をその背後にある作動室９内へ送り戻す役割を
果している。

尚、第３図においては線Ｃ１と線Ｃ６とによって挟まれ
た欠円部１４を含む空間内の圧力は吸入側よりも若干高
いので、若干膨張させた後に内部の流体を吸入側へ放出
する様にするのが良い（必要あれば第４図においても、
線Ｃ２と線Ｃ５とによって挟まれた欠円部１４を含む空
間内の流体を僅かに膨張させた後に吸入側へ放出する様
にする）。

次に再び第２図に戻って、線Ｃ５の先端部がケーシング
内周面から正に離れる瞬間においては（この直後にロー
ター１の羽根嵌り込み部６と吐出口８との連通が遮断さ
れる）、ローター１の羽根嵌り込み部６と固定中心体７
に形成された放出通路１２との連通が末だ開始されてい
ないか又は開始されていたとしても極めて僅かに（無視
できる程度に）連通した状態である様になっている。

即ち、固定中心体７側のローター１の羽根嵌り込み部６
と同羽根嵌り込み部６に嵌り込むべき欠円体１３側のロ
ーター２の羽根４とに注目すると、同羽根嵌り込み部６
と固定中心体７に形成された放出通路１２との連通が開
始される瞬間には、同羽根４の遅れ側の羽根側面の先端
部（線Ｃ５の先端部に相当する部分）がケーシング内周
面から離れる瞬間ま看傍にある状態であるか又はそれを
多からず過ぎた状態である様に構成しているのである。

従って、作動室９内の流体は線Ｃ５の先端部がケーシン
グ内周面から離れる瞬間の直後までは吐出口８を介して
固定中心体７内へ吐出され続けるが、この後は作動室９
内に残留した高圧の流体（線Ｃ５の先端部がケーシング
内周面から離れる瞬間の後の作動室９内の流体）は放出
通路１２及び固定中心体７側のローター１の羽根嵌り込
み部６を介してポンプの吸入側との連通が遮断された作
動室９内へ放出されるのである（もちろん補助的に線Ｃ
２と線Ｃ５の先端部との間の間隙からも放出される）。

この場合、放出通路１２を介して吸入側との連通が遮断
された作動室９内へ放出する当っては、線Ｃ４の先端部
が羽根外周部密接部１１に到達する時点か又はこの時点
より若干の時間的遅れを許しても若干遅れた時点まで放
出通路１２とローター１の羽根嵌り込み部６とを連通さ
せておくのが良い。

放出通路１２を介して放出された流体は、吸入側へ逃げ
出さず吸入側との連通が遮断された作動室９内に留まる
から、損失は非常に小さなものとなる。

第２図において放出通路１２を除去し（形成しないで）
、線Ｃ５の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間の
後の作動室９内の流体を線Ｃ２と線Ｃ５の先端部との間
の間隙（かなり大とする―通常で３〜５ｍｍ位）から吸
入側との連通が遮断された作動９内へ放出する様にした
本発明による非接触ポンプを第５図に示す。

但し、第５図においては欠円体１３に導入通路１７が形
成され、欠円体１３側のロータ秩２の羽根嵌り込み部６
の進み側の壁面（線Ｃ５に相当する部分）と同羽根嵌り
込み部６に嵌り込んでいる固定中心体７側のローター１
の羽根４の羽根とによって形成される空間でありかつポ
ンプの吸入側と連通状態にある空間内へ、導入通路門を
介して流体を導入する様に構成してある（第２図では同
空間内へは線Ｃ５と線Ｃ２の先端部との間の間隙や線Ｃ
３と線Ｃとの間の間隙から流体が導入される様になって
いる）。

切欠き１８は導入通路１７から同空間内へ流体を導入す
る時期を調節する為のものである。

又、溝１９は同空間内へ線Ｃ３と線Ｃ４との間の間隙を
介して流入する吸入側からの流体を導入する役割を果す
ものである。

尚、吸入側の流体をローター２の羽根嵌り込み部６を介
して導入通路１７内へ導びく様にしているが、導入通路
１７を直接吸入通路１０内へ連通させる様にしても良い
。

導入通路１７を溝状とした実施側を第６図に示す。

次に第５図において線Ｃ４の先端部が羽根外周部密接部
１１に到達した時点からローターが回転する状態を考え
ると、線Ｃ３と線Ｃ４と羽根外周部密接部１１とによっ
て形成される空間の容積は急激に縮小してゆくので線Ｃ
３と線Ｃ４との間の間隙を余り大きく取っていない場合
には（大きく取ると、第２図からも明らかな様に線Ｃ５
の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間における作
動室９の容積が若干増加する結果を来す）高速回転域で
内圧が上昇する事が考えられる。

この対策としては、第７図に示す如く羽根外周部密接部
１１を有する欠円部２０に連通する空隙部２１を固定中
心体７に形成する様にするのが良く、これにより線Ｃ３
と線Ｃ４と羽根外周部密接部１１とによって形成される
空間部に相当するものがローターの回転に従って縮小し
ても、空隙部２１をも含めた空間部全体を考えると容積
の変化は殆どない為、内圧は上昇せず、損失もない（こ
の空隙部２１、第２図の放出通路１２の様にローター１
の羽根嵌り込み部６と連通する事によって吸入側との連
通が遮断された作動室９内へ高圧の流体を放出する為の
ものではない）。

次に第２図に示す非接触ポンプにおいて第５，６図で説
明した導入通路１７を欠円体１３に形成する様にしたも
のに相当する実施側を第８図に示す。

構成及び作用は第２，５図での説明を参照すれば明らか
であろう。

尚、第２図から第８図までの非接触ポンプにおいては線
Ｃ２を線Ｃ５の先端部（点又は小さな丸み）によって創
成する様な構成も考えられ、これにより従来よりは（第
１図の従来よりは）製造が容易で安価な非接触ポンプが
得られる。

（発明の効果） 本発明による非接触ポンプは従来に比し次の様な利点が
ある。

（イ）各々のローターの羽根４が噛合いの相手のロータ
ーの羽根嵌り込み部６へ嵌り込んでいる時に、羽根４の
羽根則面と羽根嵌り込み部６の壁面との間の間隙が最も
接近した部分でも各々のローターの基準円筒面３間の間
隙に比し相対的に十分に大である様に構成されているか
ら、線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の全てを創
成線として正確に形成する必要は全くなく、換言すれば
歯形は精密加工が一切不要で、ダイキャスト鋳造や射出
成形法による地肌のまま使用してもポンプとして機能さ
せる事ができる。

更にこの為、各々のローターの噛合いは若干のカタツキ
が許されるから、同期歯車は高精度を必要としない。

以上により極めて製造が容易となり、安価となる。

（ロ）ローター２の線Ｃ５の先端部がケーシング内周面
から離れる瞬間の後の作動室９内の流体は固定中心体７
内へ吐出されずにその外部へ放出されて若干の損失を伴
うが、殆どは吸入側へ逃げ出す事なく吸入側との連通が
遮断された作動室９内に留まる為、損失は非常に小さい
。

そして線Ｃ５の先端部がケーシング内周面から離れる瞬
間における作動室９の容積はその最大容積状態に比し十
分に小さいので、内部に残留した高圧流体の外部放出に
伴う損失は本来的に微々たるものなのである。

しかも第２図で説明した如く線Ｃ５の先端部がケーシン
グ内周面から離れる瞬間の後の作動室９内の流体を放出
通路１２を介して外部へ（吸入側との連通が遮断された
作動室９内へ）放出する様に構成したものにおいては、
線Ｃ２と線Ｃ５の先端部との間の間隙を小さくできるの
で、線Ｃ５の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間
における作動室９の容積は一段と小さくなるのである。

この様に固定中心体７内へ吐出されず作動室９内に残留
した流体の外部放出による損失は極めて小さなものであ
る。

さて、本発明による非接触ポンプでは、各々のロータは
ケーシング内周面に対し広い面対面で容接している為、
線対線で密接しているルーツポンプに比し本質的に漏洩
損失は非常に小さく（これらの面対面で密接している部
分にラビリンス溝を形成すれば漏洩損失は激減する）。

この利点は前記損失（高圧流体の外部放出による若干の
損失）を補って余りあるほどである。

加えて、本発明による非接触ポンプでは作動室９内の流
体を容積の縮小によって密閉的に圧縮した後に吐出する
、内部圧縮性を備えているので、内部圧縮性を備えてい
ないルーツポンプよりも遥かに高い断熱効率を有するの
である。

かくしてルーツポンプよりも高い全断熱効率有する非接
触ポンプを提供する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非接触ポンプの断面図、第２・３・４・
５・７・８図は本発明による非接触ポンプの図、第６図
は欠円体の図である。 １・２はローター、３は基準円筒面、４は羽根、５は羽
根外周部、６は羽根嵌り込み部、７は固定中心体、８は
吐出口、９は作動室、１０は吸入通路、１１・１６は羽
根外周部密接部、１２は放出通路、１３は欠円体、１４
・２０は欠円部、１５は段状溝、１７は導入通路、１８
は欠切ま、１９は溝、２１は空隙部、Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３
・Ｃ４・Ｃ５・Ｃ６・Ｃ７は歯形の線である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々のローターが、基準円筒面と、前記基準円筒
   面から陥没した部分を有しながら羽根の羽根外周部まで
   連絡する羽根嵌り込み部と、前記羽根嵌り込み部に隣接
   しながら前記基準円筒面から突出した複数枚の羽根とを
   有する様に各々構成されたローターが互いに非接触状態
   で同期的に互いに反対方向へ回転し合い、かつ各々のロ
   ーターの基準円筒面が互いに密接し合う様にされ、固定
   された固定中心体側のローターがこの固定中心体の周囲
   に密接しながら回転する様にすると共に前記固定中心体
   側のローターと噛合うローターが固定された欠円体の周
   囲に密接しながら回転する様に構成したポンプであり、
   更に各々のローターとケーシングとによって形成された
   作動室に注目し、同作動室内の流体が前記固定中心体側
   のローターの羽根嵌り込み部及び前記固定中心体に形成
   された吐出口を介して前記固定中心体内へ吐出される様
   にしたポンプにおいて、各々のローターの羽根が噛合い
   の相手のローターの羽根嵌り込み部へ嵌り込んでいる時
   に羽根の羽根側面と羽根嵌り込み部の壁面との間の間隙
   が最も接近した部分でも 各々のローターの基準円筒面間の間隙に比し相対的に十
   分に大である様に構成し、各々のローターの基準円筒面
   が互いに密接し合っていない時には少なくともいずれか
   一方のローターの羽根の羽根外周部と、前記固定中心体
   の羽根外周部密接部及び前記欠円体の羽根外周部密接部
   の内の少なくともいずれか一方の羽根外周部密接部との
   間に密接又は殆ど密接している部分がある様にして圧縮
   過程中の作動室が吸入側へ連通しない様にし、更に前記
   固定中心体側のローターの羽根嵌り込み部と同羽根嵌り
   込み部に嵌り込むべき前記欠円体側のローターの羽根と
   に注目し、同羽根嵌り込み部と前記固定中心体に形成さ
   れた放出通路との連通が開始される瞬間には同羽根の遅
   れ側の羽根側面の先端部がケーシング内周面から離れる
   瞬間の近傍にある状態であるか又はそれを多からず過ぎ
   た状態である様に構成し、かくして同羽根の遅れ側の羽
   根側面の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間の後
   の作動室内の流体を前記固定中心体に形成された放出通
   路及び前記固定中心体側のローターの羽根嵌り込み部を
   介してポンプの吸入側との連通が遮断された作動室内へ
   放出する様にした事を特徴とする非接触ポンプ。
2. （２）欠円体側のローターの羽根嵌り込み部の進み側の
   壁面と同羽根嵌り込み部に嵌り込んでいる固定中心体側
   のローターの羽根の羽根面とによって形成される空間で
   ありかつポンプの吸入側と連通状態にある同空間内へ、
   前記欠円体に形成された導入通路を介して流体を導入す
   る様にした特許請求の範囲第１項記載の非接触ポンプ。
3. （３）各々のローターが、基準円筒面と、前記基準円筒
   面から陥没した部分を有しながら羽根の羽根外周部まで
   連絡する羽根嵌り込み部と、前記羽根嵌り込み部に隣接
   しながら前記基準円筒面から突出した複数枚の羽根とを
   有する様に各々構成されたローターが互いに非接触状態
   で同期的に互いに反対方向へ回転し合い、かつ各々のロ
   ーターの基準円筒面が互いに密接し合う様にされ、固定
   された固定中心体側のローターがこの固定された固定中
   心体の周囲に密接しながら回転する様にすると共に前記
   固定中心体側のローターと噛合うローターが固定された
   欠円体の周囲に密接しながら回転する様に構成したポン
   プであり、更に各々のローターとケーシングとによって
   形成された作動室に注目し、同作動室内の流体が前記固
   定中心体側のローターの羽根嵌り込み部及び前記固定中
   心体に形成された吐出口を介して前記固定中心体内へ吐
   出される様にしたポンプにおいて、各々のローターの羽
   根が噛合いの相手のローターの羽根嵌り込み部へ嵌り込
   んでいる時に羽根の羽根側面と羽根嵌り込み部の壁面と
   の間の間隙が最も接近した部分でも各々のローターの基
   準円筒面間の間隙に比し相対的に十分に大である様に構
   成し、各々のローターの基準円筒面が互いに密接し合っ
   ていない時には少なくともいずれか一方のローターの羽
   根の羽根外周部と、前記固定中心体の羽根外周部密接部
   及び前記欠円体の羽根外周部密接部の内の少なくともい
   ずれか一方の羽根外周部密接部との間に密接又は殆ど密
   接している部分がある様にして圧縮過程中の作動室が吸
   入側へ連通しない様にし、更に前記欠円体側のローター
   の羽根嵌り込み部の進み側の壁面と同羽根嵌り込み部に
   嵌り込んでいる固定中心体側のローターの羽根の羽根面
   とによって形成される空間でありかつポンプの吸入側と
   連通状態にある同空間内へ、前記欠円体に形成された導
   入通路を介して流体を導入する様に構成した事を特徴と
   する非接触ポンプ。
4. （４）固定中心体に形成された羽根外周部密接部を有す
   る欠円部に連通する空隙部を前記固定中心体に形成する
   様にした特許請求の範囲第３項記載の非接触ポンプ。