JP2009052540A - 流体吸入吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム機構を用い且つ構造が簡単なポンプを提供する。
【解決手段】シリンダ２内にて往復及び回転可能に配置されたピストン４の外周面に形成されたカム溝４２，４３は、回転運動の向きＲにシリンダ中心軸Ｘの周りで進行するうちにシリンダ内端面からの距離が増加する距離増加部４２ａ，４３ａと減少する距離減少部４２ｂ，４３ｂとを有する。シリンダ内周面２１から内側に突出する係合ピン６１，６２がカム溝４２，４３と係合する。シリンダ２には隔室に連通可能な吸入口２３及び吐出口２４が形成されている。ピストン４の外周面にて先端面４１に連なるように形成された切欠部４４は、軸Ｘの方向に関し吸入口２３及び吐出口２４との選択的連通が可能なように、且つ軸Ｘの周りの周方向に関し距離増加部４２ａ，４３ａに対応するように形成されている。ピストン４に形成された摺動溝４５が回転駆動手段の駆動力伝達突起８２，８３と係合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ及びコンプレッサ等の流体吸入吐出装置に関するものであり、特にカム機構を用いた流体吸入吐出装置に係るものである。

容積型のポンプとしては往復ポンプ及び回転ポンプがある。

代表的な往復ポンプでは、シリンダまたはケーシング内でピストンまたはプランジャーを往復運動させることで隔室の容積を変動させ、この容積変動と吸入側の弁及び吐出側の弁の動作とを組み合わせることで、流体の吸入及び吐出を行う。往復ポンプの一種であるダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラムを振動させ、この振動と吸入側の弁及び吐出側の弁の動作とを組み合わせることで、流体の吸入及び吐出を行う。ダイヤフラムポンプにおいてダイヤフラムの振動を駆動するためにカム機構を利用したものが特開平８−１２１２５３号公報（特許文献１）に記載されている。

一方、代表的な回転ポンプでは、可動ベーン付きロータ、歯車及びねじなどの回転部材を回転させることで該回転部材とケーシングなどとにより形成される隔室を吸入側から吐出側へと移動させ、これにより流体の吸入及び吐出を行う。また、回転カムを利用したカムポンプが特開平８−４２４４８号公報（特許文献２）に記載されている。
特開平８−１２１２５３号公報 特開平８−４２４４８号公報

しかるに、特許文献１に記載のカム機構を利用したダイヤフラムポンプでは、逆止弁等のポンプ弁の使用が必須である。また、特許文献２に記載のカムポンプでは、駆動側の回転カムと従動側の回転カムとを同期回転させるための手段が必須である。このように、従来のカム機構を用いたポンプでは、ポンプ弁や同期回転手段が必要であり、構造の簡単化が難しいという難点がある。このような難点は、類似の構造を持つ圧縮性流体の圧縮のためのコンプレッサにおいても同様に存在する。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みて、カム機構を用い且つ構造が簡単なポンプ及びコンプレッサ等の流体吸入吐出装置を提供することを目的とするものである。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
中心軸に関し回転対称性を有する内周面をもつシリンダ；
該シリンダ内にて前記中心軸の方向の往復運動及び該中心軸の周りでの回転運動の双方が可能なように配置されたピストン；
該ピストンの往復運動を許容しつつ前記ピストンの回転運動を駆動する回転駆動手段；及び
前記ピストンの先端面と前記シリンダの内周面及び内端面とにより形成される隔室に連通可能に且つ前記中心軸を挟んで互いに反対側に位置するようにして前記シリンダに形成された吸入口及び吐出口、を備えており、
前記ピストンと前記シリンダとの間には前記ピストンの回転運動を前記往復運動に変換するカム機構が介在しており、
前記ピストンの外周部には前記隔室と連通せる切欠部が形成されており、該切欠部は、前記中心軸の方向に関しては前記ピストンの往復運動の際に前記吸入口及び吐出口との連通が可能なように、且つ前記中心軸の周りの周方向に関しては前記ピストンの回転運動の際に前記吸入口及び吐出口との選択的連通が可能なように、形成されていることを特徴とする流体吸入吐出装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記カム機構は、前記ピストンの外周部に形成され前記中心軸の周りで周回する外向きカム溝と、前記シリンダに保持され前記外向きカム溝に係合する内向き係合部とを含んでおり、前記外向きカム溝は、それに沿って前記回転運動の向きに前記中心軸の周りで進行するうちに、前記中心軸の方向に関する前記シリンダの内端面からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至り前記最大値から次第に減少して前記最小値に至るように形成されている。

本発明の一態様においては、前記カム機構は、前記シリンダの内周部に形成され前記中心軸の周りで周回する内向きカム溝と、前記ピストンに保持され前記内向きカム溝に係合する外向き係合部とを含んでおり、前記内向きカム溝は、それに沿って前記回転運動の向きに前記中心軸の周りで進行するうちに、前記中心軸の方向に関する前記シリンダの内端面からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至り前記最大値から次第に減少して前記最小値に至るように形成されている。

本発明の一態様においては、前記ピストンの切欠部は前記先端面に連なっている。本発明の一態様においては、前記ピストンには前記切欠部と前記隔室とを連通させる連通孔が形成されている。本発明の一態様においては、前記ピストンの外周部には前記中心軸の方向に関して前記切欠部の両側にピストンリングが付されている。

本発明の一態様においては、前記流体吸入吐出装置はポンプであり、前記カム機構は、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最大値から次第に減少して最小値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲が、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最小値から次第に増加して最大値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲と同等になるように、形成されている。

本発明の一態様においては、前記流体吸入吐出装置はコンプレッサであり、前記カム機構は、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最大値から次第に減少して最小値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲が、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最小値から次第に増加して最大値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲より大きくなるように、形成されている。

本発明によれば、回転駆動手段によりピストンを回転運動させることで、カム機構の作用によりシリンダ内でピストンが往復運動し、その際に、隔室容積が増加し且つ吸入口から切欠部を介して隔室内へと流体が吸入され、また隔室容積が減少し且つ隔室内の流体が切欠部を介して吐出口から吐出される。このように、本発明では、ピストンの切欠部及び中心軸方向に関し切欠部と同一の位置にあるピストン外周面部分が弁の機能を持つので、別途の弁は不用であり、しかも構造が簡単である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施の形態を説明する。

図１は本発明による流体吸入吐出装置としてのポンプの一実施形態を示す模式的分解斜視図であり、図２はその組立て状態を示す縦断面図であり、図３はこのポンプの上部平面断面図（上側から見た断面図）であり、図４はこのポンプの下部底面断面図（下側から見た断面図）である。

シリンダ２の内周面２１は、中心軸Ｘに関し回転対称性を有する。シリンダ２内にはピストン４が配置されている。ピストン４は、シリンダ２に対して、中心軸Ｘの方向の往復運動及び中心軸Ｘの周りでの回転運動の双方が可能である。すなわち、中心軸Ｘはピストン４の回転運動の際の回転中心でもある。ピストン４の先端面４１とシリンダ２の内周面２１及び内端面２２とにより隔室Ｃが形成される。シリンダ２には、中心軸Ｘを挟んで互いに反対側に位置する吸入口２３及び吐出口２４が形成されている。吸入口２３及び吐出口２４は、後述するように、ピストン４の往復運動及び回転運動に伴い、適時、隔室Ｃとの連通が可能である。

ピストン４の外周部には、中心軸Ｘの周りで周回する外向きカム溝（即ち外面に形成されたカム溝）４２，４３が形成されている。このカム溝４２，４３についての「周回」は、中心軸Ｘと直交する面内でのみ延在することを意味するものではなく、中心軸Ｘと直交する面に対してカム溝４２，４３の少なくとも一部が斜めに交わるように延在することをも含む意味である。カム溝４２，４３は、中心軸Ｘの周りでのピストン４の回転運動の向き（図１における矢印Ｒの向き）の空間固定角度座標に関して、角度が増加して中心軸Ｘの周りで進行して一周する（すなわちカム溝４２，４３に沿ってピストン回転運動の向きに中心軸Ｘの周りで一周する）うちに、中心軸Ｘの方向に関するシリンダ２の内端面２２からの距離が最小値（カム溝４２についてはｄ１：カム溝４３についてはｄ２）から次第に増加して最大値（カム溝４２についてはＤ１：カム溝４３についてはＤ２）に至り、更に該最大値から次第に減少して最小値に至るように形成されている。ここで、シリンダ２の内端面２２からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至るカム溝部分４２ａ，４３ａを距離増加部といい、シリンダ２の内端面２２からの距離が最大値から次第に減少して最小値に至るカム溝部分４２ｂ，４３ｂを距離減少部という。尚、カム溝４３はカム溝４２を中心軸Ｘの方向に平行移動した位置にある。カム溝４２，４３は、距離減少部４２ｂ，４３ｂが中心軸Ｘの周りで距離増加部４２ａ，４３ａと同等な角度範囲（１８０度）に亘って存在するように、形成されている。

ピストン４の外周部には、先端面４１に連なる切欠部４４が形成されている。切欠部４４は、中心軸Ｘの方向に関しては、ピストン４の往復運動の際に吸入口２３及び吐出口２４との連通が可能なように形成されている。切欠部４４は、また、中心軸Ｘの周りの周方向に関しては、ピストン４の回転運動の際に吸入口２３及び吐出口２４との選択的連通が可能なように形成されており、カム溝４２，４３の距離増加部４２ａ，４３ａの一部に対応して位置する。ここで、選択的連通とは、連通が吸入口２３及び吐出口２４の双方と同時になされることがなく一方を選んで連通することを意味する。尚、切欠部４４以外のピストン４の外周面部分であって中心軸Ｘの方向に関し切欠部４４と同一の位置にある部分は、シリンダ２の内周面２１に密接している。

シリンダ２の内周面２１からは、カム溝４２，４３にそれぞれ係合する内向き係合ピン（即ち内方へと突出する係合ピン）６１，６２が内側に突出して設けられている。係合ピン６１，６２は、シリンダ２に形成されたネジ穴にそれぞれ適合せる調整ネジ６３，６４によりその突出位置が調整される。

すなわち、本実施形態では、ピストン４とシリンダ２との間に介在しピストン４の回転運動を往復運動に変換するカム機構は、ピストン４の外周部に形成され中心軸Ｘの周りで周回する外向きカム溝４２，４３と、シリンダ２に保持され外向きカム溝４２，４３に係合する内向き係合部としての内向き係合ピン６１，６２とを含んでいる。

ピストン４には、中心軸Ｘの方向に関して先端面４１とは反対の側に、中心軸Ｘの方向に延びた１対の摺動溝４５，４６が形成されている。摺動溝４５，４６は、中心軸Ｘを挟んで互いに反対側に配置されている。このように、ピストン４では、中心軸Ｘの方向に関して、カム溝４２，４３が切欠部４４と摺動溝４５，４６との間に配置されている。

ピストン４の中心軸Ｘの方向の往復運動を許容しつつ当該ピストン４の中心軸Ｘの周りでの回転運動を駆動する回転駆動手段８が設けられている。この回転駆動手段８は、不図示の回転駆動源たとえば電動モータの出力軸から回転力の伝達を受ける回転軸８１と、該回転軸８１に取り付けられ上記ピストンの１対の摺動溝４５，４６に係合する１対の駆動力伝達突起８２，８３とを有する。

本実施形態では、不図示の電動モータの出力軸から回転力の伝達を受けて、回転軸８１が中心軸Ｘの周りで矢印Ｒの向きに回転する。これにより、回転軸８１に取り付けられている駆動力伝達突起８２，８３と摺動溝４５，４６との係合関係に基づき、ピストン４がシリンダ２内で中心軸Ｘの周りで矢印Ｒの向きに回転せしめられる。その際、係合ピン６１，６２とカム溝４２，４３との係合関係に基づき、ピストン４はシリンダ２内で中心軸Ｘの方向の往復運動をする。この往復運動は、ピストン４が１回転するうちに１往復するようになされ、その移動距離はＤ１−ｄ１＝Ｄ２−ｄ２である。

シリンダ２が空間固定されているとし、中心軸Ｘの周りでのピストン４の空間固定回転角度をθとして、ピストン４の往復運動に伴う隔室Ｃの容積Ｖの変化は、図５に示されるようになる。すなわち、ピストン４の回転角度θが０度から１８０度まで変化する時に、係合ピン６１，６２がカム溝４２，４３の距離増加部４２ａ，４３ａと係合し、隔室容積Ｖは最小値Ｖ１から最大値Ｖ２まで変化する。続いて、ピストン４の回転角度θが１８０度から３６０度（＝０度）まで変化する時に、係合ピン６１，６２がカム溝４２，４３の距離減少部４２ｂ，４３ｂと係合し、隔室容積Ｖは最大値Ｖ２から最小値Ｖ１まで変化する。以下、同様に繰り返す。尚、カム溝の距離増加部４２ａ，４３ａ及び距離減少部４２ｂ，４３ｂのパターン（すなわち角度θの変化に対する、中心軸Ｘの方向に関するシリンダ２の内端面２２からの距離の変化のパターン）は、適宜変更することができる。

図５には、ピストン４の往復運動及び回転運動に伴うピストン切欠部４４と吸入口２３及び吐出口２４との連通状態の変化も示されている。ピストン４の回転角度θが０度より僅かに大きいθ１から１８０度より僅かに小さいθ２までの間は、切欠部４４は吸入口２３と連通し（吸入口連通ＯＮ）、吐出口２４とは連通しない（吐出口連通ＯＦＦ）。ピストン４の回転角度θが１８０度より僅かに大きいθ３から３６０度より僅かに小さいθ４までの間は、切欠部４４は吐出口２４と連通し（吐出口連通ＯＮ）、吸入口２３とは連通しない（吸入口連通ＯＦＦ）。ピストン４の回転角度θが０度からθ１までの間、θ２からθ３までの間、及びθ４から３６０度までの間は、切欠部４４は吸入口２３及び吐出口２４のいずれとも連通しない。これらの間では、ピストン４の往復運動の距離は小さく、隔室Ｃの容積Ｖの変化は小さい。以下、同様に繰り返す。尚、図２〜図４は、ピストンの回転角度θが０度の状態を示す。

以上のように、本実施形態では、カム機構は、ピストン４の回転運動の際に隔室Ｃの容積が最大値から次第に減少して最小値に至る中心軸Ｘの周りでのピストン４の回転角度範囲が、ピストン４の回転運動の際に隔室Ｃの容積が最小値から次第に増加して最大値に至る中心軸Ｘの周りでのピストン４の回転角度範囲と同等になるように、形成されている。

かくして、ピストン４の回転角度θが０度から３６０度まで変化する（すなわちピストン４が１回転する）うちに、吸入口２３から隔室Ｃ内へと流体が吸入され、該流体が隔室Ｃから吐出口２４へと吐出され、ポンプ作用がなされる。

本実施形態によれば、ピストン４の切欠部４４、及び中心軸Ｘの方向に関し切欠部４４と同一の位置にあるピストン外面部分（切欠部４４以外の部分）がポンプ弁の機能を持つので、別途のポンプ弁は不用であり、しかも構造が簡単である。本実施形態では、カム溝４２，４３と係合ピン６１，６２とを係合させたカム機構は、ピストン４の回転運動から当該ピストン４の往復運動を生ぜしめるのに利用されている。隔室Ｃの容積変化自体はピストン４の往復運動により実現するので、本実施形態のポンプは往復ポンプの一種ではある。しかし、隔室Ｃの容積変化を実現させるピストン４が回転するという意味からは、本実施形態のポンプは回転ポンプの要素をも有する複合形式のポンプであるということもできる。

図６は本発明による流体吸入吐出装置としてのポンプの他の実施形態を示す模式的斜視図であり、図７はその分解斜視図である。図８はその組立て状態を示す縦断面図であり、図９は図８のＡ部平面断面図（上側から見た断面図）であり、図１０は図８のＢ部平面断面図（上側から見た断面図）であり、図１１は図８のＣ部底面断面図（下側から見た断面図）である。これらの図において、上記図１〜図４におけると同様な部材には同一の符号が付されている。

本実施形態では、シリンダ２の上部に、回転駆動源としての電動モータ１０が取り付けられている。該電動モータの出力回転軸１０１は、回転駆動手段８の回転軸８１と回転力伝達可能なように結合されている。また、ピストン４の外周部には１つのカム溝４２が設けられている。これに対応して、シリンダ２には、カム溝４２と係合する内向き係合部としての１つの内向き係合ピン６５が取り付けられている。この係合ピン６５は、上記図１〜図５に関し説明した実施形態の係合ピン６１と調整ネジ６３とを一体化させたものに相当する。

本実施形態のポンプの動作及び作用効果は、本質的には上記図１〜図５に関し説明した実施形態のものと同一である。

以上の実施形態では流体吸入吐出装置が流体の吸入吐出に使用されるポンプであるが、本発明においては流体吸入吐出装置は圧縮性流体の吸入吐出に用いられるコンプレッサであってもよい。この場合には、装置を構成する要素として上記ポンプの場合と同様なものを使用することができるが、ポンプの場合とは異なり流体圧縮過程が必要であるので、カム溝のパターン及び切欠部の形状をポンプの場合と異なるものにする。以下、コンプレッサの実施形態を示すが、ここでは上記ポンプに関する実施形態と同一の符号を用いて説明する。

図１２に、コンプレッサの場合における、上記図５と同様なピストン４の往復運動及び回転運動に伴う隔室Ｃの容積Ｖの変化並びにピストン切欠部４４と吸入口２３及び吐出口２４との連通状態の変化の一例が示されている。切欠部４４を、ピストン４がその回転運動の向きに中心軸Ｘの周りで回転する際に上記ポンプの場合より十分に小さい角度範囲内で吸入口２３及び吐出口２４と選択的に連通するように形成する。また、カム溝４２，４３は、距離減少部４２ｂ，４３ｂが中心軸Ｘの周りで距離増加部４２ａ，４３ａより大きな角度範囲に亘って存在するように、形成されている。すなわち、距離増加部４２ａ，４３ａの角度範囲は［θ２−θ１］より僅かに大きな値であり、距離減少部４２ｂ，４３ｂの角度範囲は［θ４−θ２］より僅かに小さい値である。角度θ４からθ１より僅かに小さい角度までの範囲内では、カム溝４２，４３は、中心軸Ｘの方向に関するシリンダ２の内端面２２からの距離が一定の距離一定部とされている。尚、カム溝の距離増加部４２ａ，４３ａ及び距離減少部４２ｂ，４３ｂのパターンは、適宜変更することができる。特に、距離減少部４２ｂ，４３ｂについては、この部分の最終領域を除く大半の領域に係合ピン６１，６２が係合する間に流体圧縮過程が実施され、中心軸Ｘの方向に関するシリンダ２の内端面２２からの距離が前半領域では急激に且つ後半領域では緩やかに変化してもよいし、前半領域では緩やかに且つ後半領域（最終領域を除く）では急激に変化してもよい。

以上のように、流体吸入吐出装置がコンプレッサである場合には、カム機構は、ピストン４の回転運動の際に隔室Ｃの容積が最大値から次第に減少して最小値に至る中心軸Ｘの周りでのピストン４の回転角度範囲が、ピストン４の回転運動の際に隔室Ｃの容積が最小値から次第に増加して最大値に至る中心軸Ｘの周りでのピストンの回転角度範囲より大きくなるように、形成される。

本実施形態のコンプレッサの動作及び作用効果は、流体圧縮過程があることからカム溝４２，４３のパターン及び切欠部４４の形状を上記のようにしていることを除いて、本質的には上記図１〜図５に関しポンプについて説明した実施形態のものと同一である。

図１３は本発明による流体吸入吐出装置としてのポンプの他の実施形態を示す模式的部分断面図である。この図において、上記図１〜図４及び図６〜図１１におけると同様な部材には同一の符号が付されている。

本実施形態では、ピストン４の外周部に形成され中心軸Ｘの周りで周回する外向きカム溝４２の断面形状が半円形状である。シリンダ２に保持され外向きカム溝４２に係合する内向き係合部として、調整ネジ６６により内方への突出位置が調整される内向き係合ボール６７が用いられている。

また、ピストン４の外周部には複数のピストンリング５が付されている。これらのピストンリング５は、中心軸Ｘの方向に関してそれぞれ、外向きカム溝４２の上側、外向きカム溝４２と切欠部４４との間、及び切欠部４４の下側に位置している。かくして、ピストン４の外周部には中心軸Ｘの方向に関して切欠部４４の両側にピストンリング５が付されている。切欠部４４は先端面４１に連なっていない。そこで、ピストン４には切欠部４４と隔室Ｃとを連通させる連通孔４８が形成されている。

本実施形態のポンプの動作及び作用効果は、本質的には上記図１〜図１１に関し説明した実施形態のものと同一である。

図１４は本発明による流体吸入吐出装置としてのポンプの他の実施形態を示す模式的分解斜視図である。図１５はその組立て状態を示す模式的斜視図である。図１６はその組立て状態を示す縦断面図であり、図１７は図１６のａ部平面断面図（上側から見た断面図）であり、図１８は図１６のｄ部平面断面図（上側から見た断面図）であり、図１９は図１６のｃ部底面断面図（下側から見た断面図）である。これらの図において、上記図１〜図４及び図６〜図１１におけると同様な部材には同一の符号が付されている。

本実施形態は、図１〜図４及び図６〜図１１の実施形態とは、カム機構の構成が異なる。また、シリンダは２つの部材２，２’により形成される。

即ち、本実施形態では、カム機構は、シリンダ２，２’の内周部に形成され中心軸Ｘの周りで周回する内向きカム溝（即ち内面に形成されたカム溝）２６と、ピストン４に保持され内向きカム溝２６に係合する外向き係合部（即ち外方へと突出する係合部）６８とを含む。

内向きカム溝２６は、それに沿って、中心軸Ｘの周りでのピストン４の回転運動の向きの空間固定角度座標に関して、角度が増加して中心軸Ｘの周りで進行して一周する（すなわちカム溝２６に沿ってピストン回転運動の向きに中心軸Ｘの周りで一周する）うちに、中心軸Ｘの方向に関するシリンダ２の内端面２１からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至り最大値から次第に減少して最小値に至るように形成されている。ここで、シリンダ２の内端面２２からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至るカム溝部分を距離増加部といい、シリンダ２の内端面２２からの距離が最大値から次第に減少して最小値に至るカム溝部分を距離減少部という。カム溝２６は、距離減少部が中心軸Ｘの周りで距離増加部と同等な角度範囲（１８０度）に亘って存在するように、形成されている。

外向き係合部６８は、ピストン４に径方向に形成されたネジ穴にねじ込まれたネジと該ネジにより支持されたローラとからなる。該ローラが内向きカム溝２６の側面即ち中心軸Ｘの方向を向いた互いに対向する面に係合する。

切欠部４４は、カム溝２６の距離増加部の一部に対応して位置する。

本実施形態のポンプの動作及び作用効果は、本質的には上記図１〜図１１に関し説明した実施形態のものと同一である。

本発明によるポンプの実施形態を示す模式的分解斜視図である。 図１のポンプの組立て状態を示す縦断面図である。 図１のポンプの上側から見た断面図である。 図１のポンプの下側から見た断面図である。 図１のポンプの動作説明図である。 本発明によるポンプの実施形態を示す模式的斜視図である。 図６のポンプの分解斜視図である。 図６のポンプの組立て状態を示す縦断面図である。 図６のポンプのＡ部平面断面図である。 図６のポンプのＢ部平面断面図である。 図６のポンプのＣ部底面断面図である。 本発明によるコンプレッサの動作説明図である。 本発明によるポンプの実施形態を示す模式的部分断面図である。 本発明によるポンプの実施形態を示す模式的分解斜視図である。 図１４のポンプの組立て状態を示す模式的斜視図である。 図１４のポンプの組立て状態を示す縦断面図である。 図１４のポンプのａ部平面断面図である。 図１４のポンプのｄ部平面断面図である。 図１４のポンプのｃ部底面断面図である。

符号の説明

２，２’ シリンダ
２１ 内周面
２２ 内端面
２３ 吸入口
２４ 吐出口
２６ 内向きカム溝
４ ピストン
４１ 先端面
４２，４３ 外向きカム溝
４２ａ，４３ａ 距離増加部
４２ｂ，４３ｂ 距離減少部
４４ 切欠部
４５，４６ 摺動溝
４８ 連通孔
５ ピストンリング
６１，６２，６５ 内向き係合ピン
６３，６４，６６ 調整ネジ
６７ 内向き係合ボール
６８ 外向き係合部
８ 回転駆動手段
８１ 回転軸
８２，８３ 駆動力伝達突起
１０ 電動モータ
１０１ 出力回転軸
Ｘ 中心軸
Ｃ 隔室

Claims (8)

1. 中心軸に関し回転対称性を有する内周面をもつシリンダ；
   該シリンダ内にて前記中心軸の方向の往復運動及び該中心軸の周りでの回転運動の双方が可能なように配置されたピストン；
   該ピストンの往復運動を許容しつつ前記ピストンの回転運動を駆動する回転駆動手段；及び
   前記ピストンの先端面と前記シリンダの内周面及び内端面とにより形成される隔室に連通可能に且つ前記中心軸を挟んで互いに反対側に位置するようにして前記シリンダに形成された吸入口及び吐出口、を備えており、
   前記ピストンと前記シリンダとの間には前記ピストンの回転運動を前記往復運動に変換するカム機構が介在しており、
   前記ピストンの外周部には前記隔室と連通せる切欠部が形成されており、該切欠部は、前記中心軸の方向に関しては前記ピストンの往復運動の際に前記吸入口及び吐出口との連通が可能なように、且つ前記中心軸の周りの周方向に関しては前記ピストンの回転運動の際に前記吸入口及び吐出口との選択的連通が可能なように、形成されていることを特徴とする流体吸入吐出装置。
2. 前記カム機構は、前記ピストンの外周部に形成され前記中心軸の周りで周回する外向きカム溝と、前記シリンダに保持され前記外向きカム溝に係合する内向き係合部とを含んでおり、前記外向きカム溝は、それに沿って前記回転運動の向きに前記中心軸の周りで進行するうちに、前記中心軸の方向に関する前記シリンダの内端面からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至り前記最大値から次第に減少して前記最小値に至るように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の流体吸入吐出装置。
3. 前記カム機構は、前記シリンダの内周部に形成され前記中心軸の周りで周回する内向きカム溝と、前記ピストンに保持され前記内向きカム溝に係合する外向き係合部とを含んでおり、前記内向きカム溝は、それに沿って前記回転運動の向きに前記中心軸の周りで進行するうちに、前記中心軸の方向に関する前記シリンダの内端面からの距離が最小値から次第に増加して最大値に至り前記最大値から次第に減少して前記最小値に至るように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の流体吸入吐出装置。
4. 前記ピストンの切欠部は前記先端面に連なっていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体吸入吐出装置。
5. 前記ピストンには前記切欠部と前記隔室とを連通させる連通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体吸入吐出装置。
6. 前記ピストンの外周部には前記中心軸の方向に関して前記切欠部の両側にピストンリングが付されていることを特徴とする、請求項５に記載の流体吸入吐出装置。
7. 前記流体吸入吐出装置はポンプであり、前記カム機構は、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最大値から次第に減少して最小値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲が、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最小値から次第に増加して最大値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲と同等になるように、形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体吸入吐出装置。
8. 前記流体吸入吐出装置はコンプレッサであり、前記カム機構は、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最大値から次第に減少して最小値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲が、前記ピストンの回転運動の際に前記隔室の容積が最小値から次第に増加して最大値に至る前記中心軸の周りでの前記ピストンの回転角度範囲より大きくなるように、形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体吸入吐出装置。

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