JPH0653784U - 液体移送ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水漏れ故障の恐れを少なくして、長期間に亙る
信頼性の向上を図る。 【構成】固定スクロール２０と可動スクロール２１とを
組み合わせる。可動スクロール２１は姿勢を変える事な
く旋回運動する。この旋回運動により、両スクロール２
０、２１の周面同士の間の空間の容積が増減する。この
増減により、吸入口１５から吐出口１９に向けて冷却水
が送られる。吐出口１９と上記空間とは、この空間の容
積が減少する前に連通する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る液体移送ポンプは、例えば自動車の走行駆動用に使用される水 冷エンジンの冷却水を循環させる為の冷却水ポンプとして利用する。

【０００２】

【従来の技術】

水冷エンジンの冷却水を循環させる為に従来から、図６に示す様な冷却水ポン プが使用されている。ハウジング１に回転自在に支持された駆動軸２の外端部に はプーリ３を固定し、このプーリ３をベルトにより駆動する事で、上記駆動軸２ を回転駆動する。この駆動軸２の内端部にはロータ４を固定しており、このロー タ４が回転する事で、上記ハウジング１の吸入口５から冷却水を吸入し、吐出口 ６から吐出する。上記駆動軸２の外周面とハウジング１の内周面との間にはメカ ニカルシール７を設けて、上記ハウジング１内を流通する冷却水の漏洩を防止し ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の液体移送ポンプは、水漏れ故障の恐れのない、耐久性の優れた構造を 得る事を目的としている。

【０００４】 図６に示した従来構造の場合、固定のハウジング１の一部を貫通して設けた駆 動軸２を回転させる為、メカニカルシール７等、ハウジング１内を流通する冷却 水の漏洩防止の為の構造が必要になる。しかも、この漏洩防止構造は、長期間に 亙る使用に伴なってシール性能が低下し易い。シール性能が低下して冷却水が漏 洩した場合には、オーバヒート等の故障の原因となる。

【０００５】 マグネットカップリング装置を利用する事で、上記駆動軸２をハウジング１に 貫通させない構造も考えられるが、冷却水ポンプ全体が相当に大型化する事が避 けられない。

【０００６】 この為に本考案者は、エアコンに組み込まれ、蒸気冷媒の圧縮に使用されてい るスクロール型コンプレッサの構造を利用して、メカニカルシール等、冷却水が 漏洩する原因となり易い部品を使用しない冷却水ポンプを得る事を考えた。スク ロール型コンプレッサの構造は、例えば日経ＢＰ社が発行している雑誌『日経メ カニカル』の１９８３年１０月１０日号に記載されている。

【０００７】 この様な、従来から使用されているスクロール型コンプレッサの構造と作用と に就いて、図７により説明する。例えば円筒状に形成されたケーシング（図示せ ず）の内側には、それぞれが渦巻型に形成された固定スクロール８と可動スクロ ール９とを、位相を１８０度ずらせた状態で組み合わせている。この内の固定ス クロール８は、上記ケーシングに固定されて動く事はないが、可動スクロール９ は、図示しない駆動装置により、姿勢を変える事なく（回転する事なく）旋回運 動をする。

【０００８】 この旋回運動の際、上記固定スクロール８の内外両周面と可動スクロール９の 内外両周面とが摺接する。そして、各周面に挟まれる空間１０、１０の容積が、 上記可動スクロール９の旋回運動に伴なって増減し、吸気口（図示省略）から各 空間１０、１０内に吸引した気体を圧縮してから、上記ケーシングの中央部に設 けた吐出口１１から吐出する。即ち、この可動スクロール９が、図７の（Ａ）→ （Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ａ）の順番で旋回運動すると、先ず、（Ａ）の格子 部分で示す様に、固定、可動両スクロール８、９の外端縁部に存在する開口１２ 、１２から各空間１０、１０内に、気体が吸引される。

【０００９】 各空間１０、１０の開口１２、１２は、上記可動スクロール９が更に旋回する 事で、図７（Ｂ）に示す様に閉じられる。この状態で上記各空間１０、１０内に は、圧縮すべき気体が封入される。この様にして、格子部分で示す様に気体を封 入した各空間１０、１０は、更に可動スクロール９が旋回する事で、図７（Ｃ） （Ｄ）の格子部分に示す様に、次第に容積を低減させて、上記気体を圧縮する。

【００１０】 上記各空間１０、１０内に封入され、可動スクロール９の旋回に伴なって圧縮 された気体は、可動スクロール９が更に旋回するのに伴なって、図７（Ａ）〜（ Ｄ）に斜格子で示す様に、圧縮される。そして、可動スクロール９の旋回に伴な って上記両空間１０、１０が合わさって、図７（Ａ）に示す様に、前記ケーシン グの中央部に存在し、上記吐出口１１と整合する、単一の空間１０ａとなる。こ の単一の空間１０ａの容積は、図７（Ｂ）（Ｃ）に示す様に、上記可動スクロー ル９の旋回に伴なって減少する為、上述の様にして吸気口から取り入れられて空 間１０、１０内に封入され、圧縮された気体は、上記吐出口１１から吐出される 。

【００１１】 上述の様な構造と作用とを有するスクロール型コンプレッサを、冷凍機用コン プレッサや過給機用コンプレッサとして使用する場合には特に問題を生じる事は なく、現に一部で実用化されている。ところが、可動スクロール９の旋回運動に 伴なって、密閉された空間１０、１０ａの容積が減少する為、非圧縮性流体であ る冷却水等の液体を移送する為の、液体移送ポンプとしては利用出来ない。

【００１２】 本考案の液体移送ポンプは、上述の様な事情に鑑みて考案されたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の液体移送ポンプは、筒状のケーシングと、このケーシングの一端開口 を塞いだ端板と、この端板にその一端縁を固定した状態で上記ケーシングの内側 に設けられた、渦巻状の固定スクロールと、この固定スクロールの内側に変位自 在に挿入された、渦巻状の可動スクロールと、この可動スクロールの周面と上記 固定スクロールの周面とを接触若しくは近接させつつ、上記可動スクロールを旋 回運動させる駆動装置と、上記ケーシングの外周寄り部分に開口する吸入口と、 ケーシングの略中央部分に開口する吐出口とを備えている。そして、この吐出口 は、上記固定スクロールの周面と可動スクロールの周面との間に形成される空間 の容積が上記可動スクロールの旋回に伴なって減少し始める瞬間若しくはその前 後に、上記空間に連通し始めるものである。

【００１４】

【作用】

上述の様に構成される本考案の液体移送ポンプの場合、固定スクロールの周面 と可動スクロールの周面との間に形成される空間は、端部開口が開き、容積が増 大傾向の場合には吸入口と連通し、端部開口が閉じられ、容積が減少傾向の場合 には吐出口と連通する。

【００１５】 従って、液体移送ポンプの使用時には、可動スクロールの旋回運動に伴なって 空間内に液体が吸引され、吐出口を通じて吐出される。密閉された空間内で液体 が圧縮される事は全くないか、あっても極く僅かである為、空間内の圧力が異常 に上昇して、各スクロールを破損する事はない。

【００１６】

【実施例】

図１〜５は本考案の実施例を示している。円筒状のケーシング１３の一端（図 １の右端）は、フランジ１６の内周縁側に連続する端板１４で塞がれている。こ の端板１４の一部で、上記ケーシング１３の内周面に寄った部分（ケーシング１ ３の外周寄り部分）には吸入口１５を、中心部には吐出口１９を、それぞれ設け ている。これら吸入口１５及び吐出口１９は、上記フランジ１６をエンジンのシ リンダブロック１７の前面に螺子止め固定した状態で、この前面に開口したウォ ータジャケット１８と整合する。

【００１７】 又、上記端板１４の内側面中央部には、上記吐出口１９を囲む状態で、固定ス クロール２０を設けている。上記端板１４にその一端縁を固定した状態で、上記 ケーシング１３の内側に設けられた上記固定スクロール２０は、例えばインボリ ュート曲線により、渦巻状に形成されている。尚、本考案の液体移送ポンプの場 合、前述した従来のスクロール型コンプレッサの場合と異なり、流体を圧縮する 事はない為、渦巻の巻き数を少なくしている。

【００１８】 一方、やはり渦巻状に形成された可動スクロール２１は、上記固定スクロール ２０の内側に、変位自在に挿入されている。又、この可動スクロール２１の外端 縁には塞ぎ板２２を設けて、この可動スクロール２１の外端開口部を塞いでいる 。この可動スクロール２１は、その内外両周面を上記固定スクロール２０の内外 両周面に接触若しくは近接させつつ、旋回運動する。

【００１９】 この様に、上記可動スクロール２１を旋回運動させる為の駆動装置は、プーリ ２３を含んで構成される。このプーリ２３は、円筒部２３ａと端板部２３ｂとを 備える。そして、上記ケーシング１３の外周面に外嵌支持した転がり軸受２４に 円筒部２３ａを外嵌支持する事により、ケーシング１３の周囲に回転自在に支持 している。プーリ２３の外周面には、エンジンのファンベルトを掛け渡して、エ ンジンの運転時にはこのプーリ２３を回転させる。

【００２０】 上記端板部２３ｂの内側面（図１の右側面）には、上記ケーシング１３の中心 αと平行な枢軸２５を設けている。この枢軸２５の中心βは、ケーシング１３の 中心αよりもδだけ、偏心している。一方、前記可動スクロール２１の塞ぎ板２ ２の外面（図１に左面）には円筒壁部２６を形成している。そして、この円筒壁 部２６の内周面と上記枢軸２５の外周面との間に転がり軸受２７を設けて、枢軸 ２５に対する可動スクロール２１の回転を自在としている。

【００２１】 更に、上記ケーシング１３の外端縁と円筒壁部２６の外端縁との間には、ゴム 、ステンレス鋼板等の弾性材料により造られたベローズ２８を張設して、上記ケ ーシング１３と円筒壁部２６との間の開口を塞いでいる。このベローズ２８は、 前記吸入口１５と吐出口１９との間を流通する冷却水の漏洩防止を図ると共に、 上記可動スクロール２１がケーシング１３に対して回転するのを阻止する役目を 持つ。

【００２２】 上述の様な各部材により構成される本考案の液体移送ポンプは、前記可動スク ロール２０と固定スクロール２１との形状を工夫する事により、前記固定スクロ ール２０の内外両周面と可動スクロール２１の内外両周面との間に形成される空 間３０ａ、３０ｂの端部開口が閉じられる瞬間、若しくはこの瞬間の直前又は直 後に、当該空間３０ａ、３０ｂの容積変化が増大傾向から減少傾向に転ずる様に している。

【００２３】 又、吐出口１９に連通するポート２９の形状と大きさとを工夫する事により、 前記固定スクロール２０の内外両周面と可動スクロール２１の内外両周面との間 に形成される空間３０ａ、３０ｂの端部開口が閉じられる瞬間、若しくはこの瞬 間の直前又は直後に、当該空間３０ａ、３０ｂと上記吐出口１９とが、上記ポー ト２９を介して連通し始める様にしている。

【００２４】 上述の様に構成される本考案の液体移送ポンプの運転時には、図示しないベル トを介してプーリ２３を回転させる事で、上記可動スクロール２１を旋回させる 。即ち、上記プーリ２３の回転に伴なって枢軸２５が、ケーシング１３の中心α の周囲を、半径δで偏心運動する。この枢軸２５に支持された可動スクロール２ １は、ケーシング１３との間に設けたベローズ２８により、直径方向に亙る変位 はするが回転する事はない。この為、上記可動スクロール２１は、上記中心αの 周囲で、半径δの旋回運動をする。

【００２５】 この旋回運動に伴なって、固定スクロール２０の内外両周面と可動スクロール ２１の内外両周面との間に形成される空間３０ａ、３０ｂ（図２〜５）は、端部 開口が開いて容積が増大傾向の場合には、前記吸入口１５と連通し、端部開口が 閉じられて容積が減少傾向の場合には、前記ポート２９を介して吐出口１９と連 通する。この結果、吸入口１５から吐出口１９に向けて冷却水が送られる。

【００２６】 更に詳しく説明すると、可動スクロール２１の旋回に伴なって、この可動スク ロール２１の外周面と固定スクロール２０の内周面との間に形成される空間３０ ａは、上記可動スクロール２１の旋回に伴なって、図２（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ） →（Ｄ）の順番で、容積が増大する。即ち、可動スクロール２０が図２で時計方 向に旋回するのに伴なって、上記空間３０ａの容積が、端部を開口させた状態の まま増大する。この結果、前記吸入口１５からケーシング１３（図１参照）内に 進入した冷却水が、この空間３０ａ内に吸引される。

【００２７】 上記空間３０ａの容積は可動スクロール２１の旋回に伴なって次第に増大し、 図２（Ｄ）に示した状態でほぼ最大になると同時に、この空間３０ａの端部が閉 じられる。これと同時に、上記ポート２９が空間３０ａに連通し始める。

【００２８】 上記可動スクロール２１が更に旋回すると、図３（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（ Ｄ）の順番で、上記空間３０ａの容積が次第に減少する。この結果、この空間３ ０ａ内に取り込まれた冷却水が、上記ポート２９を通じて吐出口１９に吐出され る。この吐出と同時に、図２（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示した冷却水の 取り込みが行なわれる。

【００２９】 一方、可動スクロール２１の旋回に伴なって、この可動スクロール２１の内周 面と固定スクロール２０の外周面との間に形成される空間３０ｂは、上記可動ス クロール２１の旋回に伴なって、図４（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）の順番で 、容積が増大する。この結果、前記吸入口１５からケーシング１３（図１参照） 内に進入した冷却水が、この空間３０ｂ内に吸引される。

【００３０】 上記空間３０ｂの容積は可動スクロール２１の旋回に伴なって次第に増大し、 図４（Ｄ）に示した状態でほぼ最大になると同時に、この空間３０ｂの端部が閉 じられる。これと同時に、上記ポート２９が空間３０ｂに連通し始める。

【００３１】 上記可動スクロール２１が更に旋回すると、図５（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（ Ｄ）の順番で、上記空間３０ｂの容積が次第に減少する。この結果、この空間３ ０ｂ内に取り込まれた冷却水が、上記ポート２９を通じて吐出口１９に吐出され る。

【００３２】 この様に、本考案の液体移送ポンプの使用時には、可動スクロール２１の旋回 運動に伴なって空間３０ａ、３０ｂ内に液体が吸引され、ポート２９と吐出口１ ９とを通じて吐出される。ポート２９と空間３０ａ、３０ｂとは、各空間３０ａ 、３０ｂの開口が閉じられるのとほぼ同時に連通するので、密閉された空間３０ ａ、３０ｂ内で冷却水が圧縮される事は全くないか、あっても極く僅かである。 この為、空間３０ａ、３０ｂ内の圧力が異常に上昇して、各スクロール２０、２ １やケーシング１３を破損する事はない。

【００３３】 尚、各空間３０ａ、３０ｂの開口が閉じられるタイミングを遅らせ、各空間３ ０ａ、３０ｂの容積が減少し始めてから閉じる様にしたり、ポート２９と各空間 ３０ａ、３０ｂとが連通するタイミングを早めて、各空間３０ａ、３０ｂの容積 増大行程の終期に各空間３０ａ、３０ｂとポート２９とを連通させた場合、ポン プとしての効率は低下するが、各スクロール２０、２１を破損する恐れはない。 又、上記開口が閉じられるタイミングを僅かに早め、各空間３０ａ、３０ｂの容 積増大行程の終期に閉じたり、或はポート２９と各空間３０ａ、３０ｂとが連通 するタイミングを遅らせて、各空間３０ａ、３０ｂの容積減少行程の初期に各空 間３０ａ、３０ｂとポート２９とを連通させた場合、可動スクロール２１を旋回 させるのに要する動力が大きくなるが、タイミングのずれが僅かであれば、実用 には耐える。

【００３４】 又、図示の実施例に於いては、ケーシング１３と円筒壁部２６との間に設けた ベローズ２８により、ケーシング１３内に存在する冷却水の漏洩防止を図ると共 に、上記可動スクロール２１がケーシング１３に対し回転するのを阻止している 為、冷却水の漏洩防止を図る為の構造が簡単で、しかも耐久性に優れたものとな る。

【００３５】 尚、ケーシング１３と円筒壁部２６との間を塞ぐ部材として、ゴム等の十分に 大きな伸縮性を有する材料を使用すれば、形状はベローズに限定される事はない 。更に、この様にベローズ等の部材でケーシング１３と円筒壁部２６との間を塞 ぐ構造は、本願考案が対象とする液体移送ポンプに限らず、前述したスクロール 型コンプレッサにも適用可能である。

【００３６】

【考案の効果】

本考案の液体移送ポンプは、以上に述べた通り構成され作用するが、冷却水を 通す部材を貫通する部分がなく、水漏れ故障を生じにくい為、長期間に亙って優 れた信頼性を確保出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図。

【図２】冷却水を吸引する行程の第１例を、固定スクロ
ールと可動スクロールとポートとを取り出して示す図。

【図３】冷却水を吐出する行程の第１例を示す、図１と
同様の図。

【図４】冷却水を吸引する行程の第２例を示す、図１と
同様の図。

【図５】冷却水を吐出する行程の第２例を示す、図１と
同様の図。

【図６】従来の冷却水ポンプを示す断面図。

【図７】スクロール型コンプレッサの原理を動作順に示
す、図２と同様の図。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 駆動軸 ３ プーリ ４ ロータ ５ 吸入口 ６ 吐出口 ７ メカニカルシール ８ 固定スクロール ９ 可動スクロール １０、１０ａ 空間 １１ 吐出口 １２ 開口 １３ ケーシング １４ 端板 １５ 吸入口 １６ フランジ １７ シリンダブロック １８ ウォータジャケット １９ 吐出口 ２０ 固定スクロール ２１ 可動スクロール ２２ 塞ぎ板 ２３ プーリ ２３ａ 円筒部 ２３ｂ 端板部 ２４ 転がり軸受 ２５ 枢軸 ２６ 円筒壁部 ２７ 転がり軸受 ２８ ベローズ ２９ ポート ３０ａ、３０ｂ 空間

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のケーシングと、このケーシングの
   一端開口を塞いだ端板と、この端板にその一端縁を固定
   した状態で上記ケーシングの内側に設けられた、渦巻状
   の固定スクロールと、この固定スクロールの内側に変位
   自在に挿入された、渦巻状の可動スクロールと、この可
   動スクロールの周面と上記固定スクロールの周面とを接
   触若しくは近接させつつ、上記可動スクロールを旋回運
   動させる駆動装置と、上記ケーシングの外周寄り部分に
   開口する吸入口と、ケーシングの略中央部分に開口する
   吐出口とを備え、この吐出口は、上記固定スクロールの
   周面と可動スクロールの周面との間に形成される空間の
   容積が上記可動スクロールの旋回に伴なって減少し始め
   る瞬間若しくはその前後に、上記空間に連通し始めるも
   のである液体移送ポンプ。