JPH02241995A - 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、又は基準円筒面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まで連絡する羽根嵌り込み部６と、羽根嵌
り込み部６に隣接しながら基準円筒面３から突出した羽
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位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、断面を考える
）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る様になってい
る。

ローター１の線Ｃ１とローター２の線Ｃ６とについては
この必要はなく、両者間には接近した状態でも大きな間
隙（通常で２〜５ｍｍ位）が保たれる様に構成する。

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に連通し、固定中心体７内へ吐出さ
れる様になっている。

第１図において線Ｃ３と線Ｃ４との間に接近した状態で
も大きな間隙（通常で０．７〜２．０ｍｍ位）が保たれ
る様にし、かつ依然としてポンプとしての機能を有する
様に構成した非接触ポンプを第２図に示す。

即ち第２図において、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の先端部が図示の
如く固定中心体７に形成された欠円部１１の壁面に到達
している様に構成され、かくして線Ｃ３と線Ｃ４との内
でいずれか一方の線を他方の線によって創成する様に正
確に形成しなくても作動室９内の流体を密閉的に固定中
心体７内へ吐出し続ける事ができるのである（線Ｃ３，
Ｃ４の製作が容易となる利点がある）。

第１図において各々のローターの羽根４を２枚づつとし
たものに相当する非接触ポンプを第３図に示す。

但し、第３図においては線Ｃ１と線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る様に構成して
、作動室９をその圧縮過程の開始時から吸入側と連通し
ない様にする必要がある。

かつ、ローター１の羽根外周部５も線Ｃ７にに密接する
様にする必要がある（第１図ではその必要はない）。

さて以上の様な従来の非接触ポンプにおいては線Ｃ２，
Ｃ３，Ｃ４は全て創成線（第３図においては更に線Ｃ１
，Ｃ６も創成線となる）である為、高度な歯形の精密加
工技術が必要であり、製造が難かしく、製造原価が高騰
する欠点があった。

もちろん第２図の非接触ポンプでは線Ｃ３，Ｃ４が創成
線でない為、第１図のものより前記欠点は緩和されるが
、それでも線Ｃ２，及び線Ｃ５の先端部は精密加工が必
要であり、前記欠点は依然として残っている。

（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
ーターの羽根嵌り込み部と同羽根嵌り込み部に嵌り込む
べき固定中心体側のローターと噛み合うローターの羽根
とに注目し、同羽根嵌り込み部の遅れ側の壁面と同羽根
に隣接する羽根嵌り込み部の進み側の壁面の先端部との
間の接近した状態での間隙が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に隣接する羽根嵌り
込み部の進み側の壁面の先端部がケーシング内周面から
離れる瞬間の極く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し、かくして同羽根に隣接
する羽根嵌り込み部の進み側の壁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もその外
部へ前記固定中心体に形成された放出通路を介して放出
する様にし、かつ吸入通路との連通を終了した作動室が
容積の縮小を開始する初期の状態にはその作動室に属す
る羽根嵌り込み部と前記放出通路との連通が既に遮断さ
れている様に構成したのである。

（実施例） 第４図は本発明による非接触ポンプの一実施例で（第１
，２図の従来に本発明を実施したものである）、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に嵌り込むべき固定中心体７側のローター１と
噛み合うローター２の羽根４とに注目すると、同羽根嵌
り込み部６の遅れ側の壁面（線Ｃ２の相当する部分）と
同羽根４に隣接する羽根嵌り込み部６の進み側の壁面（
線Ｃ５に相当する部分）の先端部との間の接近した状態
での間隙が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０．７〜１．５
ｍｍ位）構成してある。

ローター１の羽根４の羽根外周部５と線Ｃ７との間の間
隙及び線Ｃ１と線Ｃ６との間の間隙も、接近した状態で
も十分に大きな間隙を保つ様にする（通常で２〜５ｍｍ
位）。

かつ、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（無視できるほどに）連通
した状態である様になっている。

即ち、ローター１の羽根嵌り込み部６と放出通路１２と
の連通が開始される瞬間には、ローター２の羽根４に隣
接する羽根嵌り込み部６の進み側の壁面（線Ｃ５に相当
する部分）の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間
の極く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てある。

かつ線Ｃ５の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間
の近傍にある時には、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る様にしてある。

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か、この後からは作動
室９内に残留した高圧の流体は固定中心体７に形成され
た放出通路１２（通路１３を介して吸入側へ連通してい
る）を介して、更には補助的に線Ｃ５の先端部と線Ｃ２
との間の間隙を介して（線Ｃ３と線Ｃ４とについては互
いに創成し合う様に構成しても良いし、両者間に各々の
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
大きな間隙を考える様に構成しても良いが、後者の場合
にはこの線Ｃ３と線Ｃ４との間の間隙をも介して）外部
へ放出されるのである。

この場合、放出通路１２内へ流入した流体を外部へ放出
するに当っては、固定中心体７の両端部から放出する様
にするのが良い。

又、放出通路１２内へ流入した流体を通路１３を介して
吸入通路１０内へ、吸入通路１０内を流れる流体を加速
する如く放出する（吸入通路１０内の流体の流線の方向
に放出する）様にしても良い。

更に、ローターが回転して吸入通路１０との連通が終了
した作動室が容積の縮小を開始する初期の状態には、そ
の作動室に属する羽根嵌り込み部６と放出通路１２との
連通が既にに遮断されている様に構成されている。

この場合、一般には吸入通路１０との連通が終了した作
動室が容積の縮小を開始する瞬間にその作動室に属する
羽根嵌り込み部６と放出通路１２との連通が遮断される
様に構成するのであり、この瞬間から作動室の圧縮過程
が開始されるのである（吸入通路１０との連通を終了し
た作動室が容積の縮小をある程度開始した後に、その作
動室に属する羽根嵌り込み部６と放出通路１２との連通
を遮断する様にしても良いが、ポンプの容量は若干小さ
くなる）。

放出通路１２内へ流入した流体を外部へ放出するに当っ
て、固定中心体７の一端部から放出する様にした実施例
を第６図に示す（部分側面図として）。

この場合、固定中心体７の各断面における軸方向へ流れ
る流体（作動室９から吐出口８を介して吐出された流体
）の流量は出口部で最大となり、出口部から離れるに従
って小となり、従って固定中心体７の流体が流れる有効
断面積は出口部から離れるに従って縮小させていっても
支障はないから、出口部（固定中心体７における、作動
室９内から吐出口８を介して吐出された流体が流出する
部分）から離れるに従って放出通路１２の断面積を図示
の如く拡大してゆく事が望ましい。

次に、第３図の従来に本発明を実施した非接触ポンプを
第７図に示す。

即ち第７図において、線Ｃ５の先端部と線Ｃ２との間の
接近した状態での間隙を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（通常での
０．７〜１．５ｍｍ位）構成してある。

但し、線Ｃ１と線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ると共にローター１の羽根４の羽
根外周部５が線Ｃ７（円弧）に密接する様にし、更に線
Ｃ３と線Ｃ４との内でいずれか一方の線は他方の線によ
って創成される様にして圧縮過程中の作動室９が常時吸
入側と連通しない様に構成してある。

そして、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との連通が開始される瞬間に
は、線Ｃ５の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間
の極く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てある。

かくして、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内の流体をその外部へ（吸入側と
の連通が遮断された作動室内へ）放出通路１２を介して
ローター２の羽根４が嵌り込んでいないローター１の羽
根嵌り込み部６から速やかに放出するのである（もちろ
ん、線Ｃ５の先端部と線Ｃ２との間の間隙からも放出す
る）。

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

放出通路１２とローター２の羽根４が嵌り込んでいない
ローター１の羽根嵌り込み部６との連通は、作動室９内
の流体を殆ど放出し終わる時点までとするが、線Ｃ３と
線Ｃ４との密接が終了する時点までには遮断しておく様
にする。

吸入通路１０との連通を終了した作動室が容積の縮小を
開始する初期の状態には、その作動室に属する羽根嵌り
込み部６と放出通路１２との連通が既に遮断されている
様に構成してある事は言うまでもない。

第７図において線Ｃ３と線Ｃ４との間に各々のローター
の基準円筒面３間の間隙に比し相第的に十分に大きな間
隙（０．７〜１．５ｍｍ位）を与える様にした実施例を
第８図に示す。

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１４（ローター２の羽根外周部５
が密接する部分）に到達している様にする（この時点で
放出通路１２とローター２の羽根４が嵌り込んでいない
ローター１の羽根嵌り込み部６との連通を遮断させるの
が良い）と共に、ローター２の羽根４の羽根外周部５と
羽根外周部密接部１４との密接が終了する瞬間には線Ｃ
２の先端部が線Ｃ７に既に到達している様に構成して、
圧縮過程中の作動室９と吸入側との連通を常時遮断して
おく様にする。

尚、第４図において作動室９内の高圧流体を外部へ放出
するに当っては、全てを瞬間的に放出しないで第６図の
Ａ−Ａ′線断面図に相当する第９図に示される如く高圧
流体の放出の期間内の所定の時期まで（回転角で５〜１
０°位まで）孔１６を壁面により閉鎖しておき（又は孔
１６を完全に閉鎖しないで若干の間隙を与え、絞る如く
しても良い）、一旦放出通路１２内へ放出して減圧し、
然る後に本格的に放出する様にする事が考えられる（段
階的放出）。これは高圧流体の瞬間的放出による騒音の
発生を防ぐ為である。

（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）ローター１の羽根４が１枚の場合（第４図）も２
枚の場合（第７，８図）も線Ｃ２を創成線として正確に
形成する必要はなく、かつ線Ｃ５の先端部も（もちろん
線Ｃ５全体も）正確に形成する必要がなく（従来は線Ｃ
５の先端部を正確に形成し、線Ｃ２を創成線として正確
に形成する必要がある）、換言すればこれらの部分は精
密加工が一切不要で、ダイキャスト鋳造や射出成形法に
よる地軌のまま使用してもポンプとしての機能を持たせ
る事ができる。

特に第４図においては、線Ｃ５の先端部がケーシング内
周面から離れる瞬間まで各々のローターの基準円筒面３
が互いに密接し合う様に構成すれば、線Ｃ３と線Ｃ４と
の間の各々のローターの基準円筒面３間の間隙に比し相
対的に十分に大きな間隙を与える事ができる（線Ｃ３と
線Ｃ４とを互いに創成し合う様に構成する必要がない）
から、線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７の
全てを創成線として正確に形成する必要が全くなくなり
、更にこの為各々のローターの噛み合いには若干のガタ
ツキが許される様になり、同期歯車は高精度を必要とし
ない利点が現われてくる。

以上により極めて製造が容易となり、製造原価が低廉と
なる。

（ロ）第４図においては線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内の流体は外部へ放
出されて損失となるが、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
容積状態に比較して相対的に極めて小さいので、余り大
きくない圧力比の範囲内で使用するものとすれば内部に
残留した高圧流体の外部放出による損失は非常に小さい
のである（但し第７，８図においては吸入通路１０との
連通が遮断された作動室内へ放出され、大部分が回収さ
れる為、損失は更に一段と小さくなる）。

しかもこの時、内部の残留した高圧流体の外部放出によ
る損失を最小とする為に、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の容積を最小と
する様に工夫が施こされているのである。

即ち第４図において、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１
２を介さず外部へ放出するとすれば、第５図に示す如く
線Ｃ５の先端部と線Ｃ２との間の間隙をかなり大としな
ければならず、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の容積が増加して損失が増
すのである。

この場合、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は放出通路口と連通していない
ので、放出通路１２に関する損失はない。

この様に線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内の流体を外部へ放出する時の損失
は微々たるものであり、又最小の損失となる様に工夫さ
れているのである。

さて、本発明による非接触ポンプでは各々のローターは
ケーシング内周面に対して広い面対面で密接している為
、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となる。

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を有する非
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・２・３図は従来の非接触ポンプの図、第４・７・
８図は本発明による非接触ポンプの図、第５図は第４図
との比較の為に描いた図、第６図は第４図の一実施例に
おける部分側面図、第９図は第６図のＡ−Ａ′線断面図
に相当する図である。 １はローター、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
は欠円部、１２は放出通路、１３は通路、１４は羽根外
周部密接部、１５はローター支持体、１６は孔である。

Claims (1)

【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、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固定中心体側の
   ローターと噛み合うローターの羽根とに注目し、同羽根
   嵌り込み部の遅れ側の壁面と同羽根に隣接する羽根嵌り
   込み部の進み側の壁面の先端部との間の接近した状態で
   の間隙が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進
   路との連通が開始される瞬間には同羽根に隣接する羽根
   嵌り込み部の進み側の壁面の先端部がケーシング内周面
   から離れる瞬間の極く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し、かくして同羽根に
   隣接する羽根嵌り込み部の進み側の壁面の先端部がケー
   シング内周面から離れる瞬間の後の作動室内の流体をそ
   の外部へ前記固定中心体に形成された放出通路を介して
   放出する様にし、かつ吸入通路との連通を終了した作動
   室が容積の縮小を開始する初期の状態にはその作動室に
   属する羽根嵌り込み部と前記放出通路との連通が既に遮
   断されている様に構成した事を特徴とする非接触ポンプ
   。