JP2003214368A - 回転ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の回転ポンプのシール材として、ロータ
の端面に設けた環状溝にシール材を遊嵌状態で装着し、
シール材に加わる圧力差によってシール材をシール面に
押しつけるものがあるが、停止時等のようにシール材に
圧力差がほとんど作用しない状態では、シール材がシー
ル面に押しつけられなくなり、シール性が低下してしま
う。 【解決手段】 アウターロータ１５の端面に形成された
環状溝４１には、ゴム部材よりなる環状の弾性体４２
と、環状のシール材４３とが装着され、弾性体４２の復
元力が常にシール材４３をサイドプレート６およびセン
タープレート８に押しつける。この構成を採用すること
により、シール材４３に圧力差がほとんど作用しない状
態であっても、弾性体４２によってシール材４３がシー
ル面に強く押しつけられることになり、良好なシール性
を保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダとロータ
の間に形成される密閉空間の容積変化を利用した回転ポ
ンプに関するものであり、特に無潤滑のガス圧縮機に用
いて好適な技術である。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転ポンプの従来技術として、
特開昭５９−５１１９１号公報に開示された技術が知ら
れている。この公報に開示される回転ポンプは、ロータ
の端面（プレート対向面）に設けた環状溝にシール材を
遊嵌状態で装着するものであり、シール材に加わる圧力
差によってシール材がシール面（プレート）に押しつけ
られてシール性を確保するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示される従来の技術では、回転ポンプの停止時等のよう
に、シール材に圧力差がほとんど作用しない状態の時、
シール材がシール面（プレート）に押しつけられなくな
り、シール性が低下してしまう。本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール材に
圧力差がほとんど作用しない状態であっても、シール材
が良好なシール性を保つことのできる回転ポンプの提供
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、ロ
ータにはシール材を装着する溝が設けられ、この溝内に
はシール材をシール面に向けて押しつける弾性体が配置
されたことを特徴としている。このように設けられるこ
とによって、ポンプ停止時等、シール材に圧力差がほと
んど作用しない状態であっても、弾性体によってシール
材がシール面に押しつけられることになり、良好なシー
ル性を保つことができる。

【０００５】請求項２の発明では、ロータにおけるプレ
ート対向面には環状溝が設けられるとともに、この環状
溝には環状のシール材が装着され、さらに環状溝の内部
には、シール材をプレートに向けて押しつける弾性体が
配置されたことを特徴としている。このように設けられ
ることによって、ポンプ停止時等、シール材に圧力差が
ほとんど作用しない状態であっても、弾性体によってシ
ール材がシール面であるプレートに押しつけられること
になり、良好なシール性を保つことができる。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載される回転ポンプにおいて、弾性体を弾性変形
可能なゴム部材としたことを特徴としている。このよう
に、弾性体としてゴム部材を用いることで上記請求項１
の効果を得ることができる。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２に記載される回転ポンプにおいて、弾性体を波形状に
曲折した板バネとしたことを特徴としている。このよう
に、弾性体として波形状の板バネを用いることでも上記
請求項１の効果を得ることができる。

【０００８】請求項５の発明は、請求項１または請求項
２に記載される回転ポンプにおいて、弾性体を圧縮コイ
ルスプリングとしたことを特徴としている。このよう
に、弾性体として圧縮コイルスプリングを用いることで
も上記請求項１の効果を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、複数の実
施例と変形例を用いて説明する。 〔第１実施例〕図１〜図５は車載用の水素ガス循環用等
に使用される２気筒タイプのローリングピストン式回転
ポンプ（以下、回転ポンプと称す）を説明するための図
面であり、図１は回転ポンプの軸方向に沿う断面図、図
２は回転ポンプを軸方向から見た要部断面図である。

【００１０】図１に示すように、回転ポンプ１は、ハウ
ジング２、このハウジング２内で回転する２つのロータ
３、およびこの２つのロータ３を偏心駆動する駆動部４
を有する。なお、図１中に示す符号５は、各部材の接合
部分をシールするためのゴム製Ｏリングである。

【００１１】ハウジング２は、２枚のサイドプレート
６、２つのシリンダ７および１枚のセンタープレート８
を積層し、複数の締結ボルト９によって強固に締結され
たものである。シリンダ７の図示上側には、ロータ３が
偏心回転することによって生じるシリンダ７とロータ３
の間の密閉空間を、吸入室と圧縮室に分離するベーン１
１が装着されている。このベーン１１はシリンダ７の上
側において上下方向に摺動自在に装着されたものであ
り、圧縮コイルスプリング１２により常時ロータ３に向
けて押しつけられるものである。なお、この圧縮コイル
スプリング１２は、シリンダ７の上側に固着される凸状
プラグ１３によってベーン１１を常時押しつけるように
装着される。圧縮室は、ロータ３の回転により徐々に容
積を縮小させることで作動流体の圧力を上昇させ、任意
の設定圧以上に上昇すると図２に示す吐出弁１４が開弁
して圧縮された作動流体が回転ポンプ１の外部へ送りだ
される。

【００１２】ロータ３は、筒状のアウターロータ１５
と、その内側のインナーロータ１６とからなる２重構造
となっており、アウターロータ１５とインナーロータ１
６の間に弾性体１７（ゴム製のＯリング）を配置して、
アウターロータ１５の半径方向の微小移動を許容するよ
うに設けられている。この構造によって、ロータ３の外
周面をシリンダ７の内周面に摺動させながら移動させる
ことができ、圧縮室と吸入室を区画するロータ３の外周
摺動面からの作動流体の漏れを防いで体積効率の低下を
抑えることができる。

【００１３】駆動部４は、図示しない電動モータによっ
て駆動されるものであり、ベアリング２１によってハウ
ジング２に対して回転自在に取り付けられたシャフト２
２と、このシャフト２２にキー２３を介して固定された
偏心アダプタ２４とを有し、偏心アダプタ２４の偏心回
転がベアリング２５を介してインナーロータ１６および
アウターロータ１５へ伝えられる。このように、偏心ア
ダプタ２４とロータ３との間にベアリング２５を介在さ
せることでロータ３の自転を可能とし、ロータ３とシリ
ンダ７、ロータ３とサイドプレート６、ロータ３とセン
タープレート８の各摺動速度を低減している。なお、偏
心アダプタ２４は、２つのロータ３を１８０°ずらして
偏心回転させるように設けられるとともに、バランサ２
６を設けて回転の釣合を取っている。また、図１中に示
す符号２７は、シャフト２２の両端に固定されたリング
部材を示す。

【００１４】図２に示す回転ポンプ１の吸入孔３１およ
び吐出孔３２まわりの断面図を参照して、作動流体が流
れる流体経路を説明する。なお、ここでは、作動流体の
流れに沿って流体経路を説明する。回転ポンプ１の外部
から流入する作動流体は、シリンダ７の軸方向に沿い、
その後シリンダ７内に向かう吸入孔３１（図２の左上参
照）を通って各シリンダ７内へ分配される。シリンダ７
内に流入して圧縮室内で圧縮された作動流体は、設定圧
以上の圧力に上昇するとベーン１１の横に設けられた吐
出孔３２を通り、吐出孔３２の途中に配置された吐出弁
１４の開弁後、シリンダ７の軸方向に沿う吐出孔３２を
通って回転ポンプ１の外部へ圧送される。ここで、ベー
ン１１の吐出孔３２側の側面は、作動流体を吐出通路へ
導くために半月状切欠が形成されて凹形状になってい
る。

【００１５】図３および図４を参照して吐出弁１４まわ
りを説明する。なお、図３は軸方向に沿った吐出孔３２
周辺の断面図、図４は吐出弁１４の断面図である。この
実施例のように、２つ以上のシリンダ７を有し、各シリ
ンダ７から吐出される作動流体を１つの吐出孔３２に合
流させて回転ポンプ１の外へ排出する場合、図３に示す
ように、上流側のシリンダ７から排出される作動流体は
下流側の吐出弁１４を通過するため、板バネ状の吐出弁
１４の開度を規制する弁ガイド３３を通過する時に圧力
損失が生じてしまう。そこで、この実施例では、図４に
示すように、上流側から圧送された作動流体が流れる弁
ガイド３３の面（図４αに示す面）を傾斜させること
で、上流側から圧送された作動流体の流れを阻害するこ
とを防止している。

【００１６】図５を参照してロータ３とハウジング２の
シール構造を説明する。なお、図５はアウターロータ１
５端面の拡大図である。アウターロータ１５の端面（サ
イドプレート６およびセンタープレート８の対向面）に
は、環状溝４１が設けられており、この環状溝４１の内
部には、ゴム部材よりなる環状の弾性体４２（例えば、
ゴム製Ｏリング）と、環状のシール材４３とが装着され
ている。この環状溝４１の深さは、弾性体４２の厚み
（軸方向長）より深く、且つ弾性体４２の厚みとシール
材４３の厚みの和より浅く設けられており、弾性体４２
が圧縮された状態でセットされる。このように設けるこ
とで、弾性体４２の復元力が常にシール材４３をサイド
プレート６およびセンタープレート８に押しつける方向
に働く。

【００１７】上記の構成を採用する回転ポンプ１は、ポ
ンプ停止時等、圧縮室とアウターロータ１５の内側との
圧力差がほとんどなく、シール材４３に圧力差がほとん
ど作用しない状態であっても、弾性体４２によってシー
ル材４３がシール面であるサイドプレート６およびセン
タープレート８に強く押しつけられることになり、シー
ル材４３によって良好なシール性を保つことができる。
また、上記の構成を採用する回転ポンプ１は、作動流体
が腐食性流体である場合であっても、常に腐食性流体が
アウターロータ１５の内部（駆動部４等）に侵入する不
具合が回避でき、長期に亘って良好な作動を保つことが
できる。

【００１８】〔第２実施例〕図６を参照して第２実施例
におけるロータ３とハウジング２のシール構造を説明す
る。なお、図６はアウターロータ１５端面の拡大図であ
る。この第２実施例は、シール材４３をシール面に押し
つける弾性体４４として、波形状に曲折した金属製の板
バネを用いたものである。このように設けることによっ
ても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。ま
た、波形状の板バネよりなる弾性体４４を用いることに
より、強度に対する信頼性を高めることができる。ま
た、シール材４３をシール面に押しつける圧力のバラツ
キも、ゴム部材よりなる弾性体４２（第１実施例参照）
に比較して低減することができる。

【００１９】〔第３実施例〕図７を参照して第３実施例
におけるロータ３とハウジング２のシール構造を説明す
る。なお、図７（ａ）はシール材４３を外した状態にお
けるアウターロータ１５を軸方向から見た図であり、図
７（ｂ）はアウターロータ１５端面の拡大図である。こ
の第３実施例は、シール材４３をシール面に押しつける
弾性体４５として、螺旋状に設けられた複数の圧縮コイ
ルスプリングを用いたものである。圧縮コイルスプリン
グよりなる弾性体４５は、図７（ａ）に示すように等間
隔に環状溝４１内に配置されるものであり、弾性体４５
（圧縮コイルスプリング）が配置される環状溝４１の部
分には、図７（ｂ）に示すように弾性体４５（圧縮コイ
ルスプリング）の一部を収納保持する凹部４６が形成さ
れている。このように設けることによっても、第１実施
例と同様の効果を得ることができる。

【００２０】〔変形例〕上記の実施例では水素ガスを循
環させる回転ポンプに本発明を適用した例を示したが、
他の気体を循環させる回転ポンプに本発明を適用しても
良い。また、上記の実施例に示した無潤滑タイプの回転
ポンプではなく、作動流体に潤滑剤が混入した回転ポン
プ（例えば冷媒圧縮機等）に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、回転ポンプの一例として２つのシリ
ンダ７および２つのロータ３を用いた２気筒タイプを示
したが、１気筒タイプや、３気筒以上のタイプの回転ポ
ンプに本発明を適用しても良い。

【００２１】上記の実施例では、回転ポンプの一例とし
てローリングピストン式回転ポンプを示したが、他の形
式の回転ポンプに本発明を適用しても良い。つまり、回
転駆動されるロータ３とシリンダ７とのシールにシール
材４３を用いる場合は、そのシール材４３がシール面に
押しつけられるように本発明を適用しても良い。また、
回転駆動されるロータ３と側面プレートとをシールする
シール材４３が、円環状ではなく、棒状であったり、渦
巻き状である場合であっても、そのシール材４３がシー
ル面に押しつけられるように本発明を適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転ポンプの軸方向に沿う断面図である。

【図２】回転ポンプを軸方向から見た要部断面図であ
る。

【図３】軸方向に沿った吐出孔の断面図である。

【図４】吐出弁の断面図である。

【図５】アウターロータ端面の拡大図である。

【図６】アウターロータ端面の拡大図である。

【図７】アウターロータを軸方向から見た図およびアウ
ターロータの端面の拡大図である。

【符号の説明】

１ 回転ポンプ ２ ハウジング ３ ロータ ６ サイドプレート ７ シリンダ ８ センタープレート １５ アウターロータ ４１ 環状溝 ４２ 弾性体（ゴム部材） ４３ シール材 ４４ 弾性体（波形状の板バネ） ４５ 弾性体（圧縮コイルスプリング）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダを有するハウジング内でロータを
   回転させ、前記シリンダと前記ロータの間に形成される
   密閉空間の容積変化を利用した回転ポンプであって、 前記ロータにはシール材を装着する溝が設けられ、この
   溝内には前記シール材をシール面に向けて押しつける弾
   性体が配置されたことを特徴とする回転ポンプ。
2. 【請求項２】シリンダおよびこのシリンダの両端を閉塞
   するプレートを有するハウジング内でロータを回転さ
   せ、前記シリンダと前記ロータの間に形成される密閉空
   間の容積変化を利用した回転ポンプであって、 前記ロータにおける前記プレート対向面には環状溝が設
   けられるとともに、この環状溝には環状のシール材が装
   着され、 さらに前記環状溝の内部には、前記シール材を前記プレ
   ートに向けて押しつける弾性体が配置されたことを特徴
   とする回転ポンプ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載される回転
   ポンプにおいて、 前記弾性体は、弾性変形可能なゴム部材であることを特
   徴とする回転ポンプ。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載される回転
   ポンプにおいて、 前記弾性体は、波形状に曲折して設けられた板バネであ
   ることを特徴とする回転ポンプ。
5. 【請求項５】請求項１または請求項２に記載される回転
   ポンプにおいて、 前記弾性体は、螺旋状に設けられた圧縮コイルスプリン
   グであることを特徴とする回転ポンプ。