JP2010071145A - Fluid pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は流体ポンプに関し、より詳細には、揺動型のロータを備え、真空発生器あるいはコンプレッサとして使用される流体ポンプに関する。 The present invention relates to a fluid pump, and more particularly to a fluid pump that includes an oscillating rotor and is used as a vacuum generator or a compressor.
流体ポンプにはレシプロタイプ、油回転ポンプ、スクロールポンプ、ベーンポンプ、スクリューポンプ等の種々のポンプがある。しかし、従来の流体ポンプは、比較的大型で、使い勝手が悪く、構造が複雑であるという課題があった。
ここで、本願発明者らの発明に係る従来の流体ポンプとして、特許文献１に記載のものがある（図５参照）。当該流体ポンプ２００は、揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、前記揺動ロータ２１０は、円柱側面に形成された当接面を備えた円弧部２１０ａと、該円弧部からアーム状に延出する摺動支点部２１０ｂとからなり、前記シリンダ２１５は、前記円弧部２１０ａを収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成されたシリンダ部２５０と、前記摺動支点部２１０ｂを収容する支点収納部２６０とを備え、揺動ロータ２１０が揺動回転され前記揺動ロータの円弧部２１０ａと前記シリンダ部２５０との当接位置が移動し、前記吸入口２３０に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に２３２連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされる構成を備えて、構造を簡素化し容易に小型化を図ることができるというものである。
なお、いわゆるロータリー型と称される流体ポンプの参考例としては、特許文献２〜４に記載の技術等が開示されている。
Here, there exists a thing of patent documents 1 as a conventional fluid pump concerning the invention of the present inventors (refer to Drawing 5). The fluid pump 200 is a fluid pump that acts to suck fluid from the suction port into the cylinder and discharge fluid from the discharge port by swinging rotation of the swinging rotor. The cylinder 215 includes an arc portion 210a having a contact surface formed on a side surface and a sliding fulcrum portion 210b extending in an arm shape from the arc portion, and the cylinder 215 accommodates the arc portion 210a and the arc. A cylinder portion 250 formed with an inner surface with which the abutment surface abuts, and a fulcrum storage portion 260 for accommodating the sliding fulcrum portion 210b. The abutting position between the arc portion 210a and the cylinder portion 250 moves, and the region in the cylinder communicating with the suction port 230 gradually increases, while the inside of the cylinder communicating with the discharge port 232 Inhalation of fluid by-pass is gradually reduced, and a configuration in which the discharge action is performed, is that it is possible to simplify readily miniaturized structure.
In addition, as a reference example of a fluid pump called a so-called rotary type, techniques described in Patent Documents 2 to 4 are disclosed.
本発明は、構造を単純化することができると共に容易に小型化ができ、さらに、製造コストの低減が可能な流体ポンプを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fluid pump that can be simplified in structure, easily downsized, and further capable of reducing manufacturing costs.
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。 The present invention solves the above-described problems by the solving means described below.
この流体ポンプは、シリンダブロックと同厚に形成され、シリンダブロックの開口面内で揺動回転可能に支持された揺動ロータと、シリンダブロックと揺動ロータとの間に形成される流体導入領域と連通して設けられた吸入口と排出口とを備え、前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を有する円弧部と、該円弧部からアーム状に延出するアーム部とを備え、前記シリンダブロックは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接もしくは微小距離を保って接近する内側面が形成されたシリンダ室を備え、駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ室との当接位置もしくは接近位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダブロック内の流体導入領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダブロック内の流体導入領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされる流体ポンプであって、前記アーム部と、前記シリンダブロックとが、それぞれに対して回動自在に接続されるリンク部材を介して、連結されることを要件とする。 This fluid pump is formed to have the same thickness as the cylinder block, and is supported between the cylinder block and the oscillating rotor. The swinging rotor includes an arc portion having a contact surface formed on a cylindrical side surface, and an arm portion extending in an arm shape from the arc portion. The cylinder block includes a cylinder chamber that accommodates the arc portion and is formed with an inner surface on which the abutting surface of the arc portion abuts or approaches while maintaining a minute distance, and is oscillated by a drive mechanism. While the rotor is oscillated and rotated, the contact position or the approach position between the arc portion of the oscillating rotor and the cylinder chamber moves, and the fluid introduction area in the cylinder block communicating with the suction port gradually increases, A fluid pump in which fluid is sucked and discharged by gradually reducing the fluid introduction area in the cylinder block communicating with the discharge port, wherein the arm portion and the cylinder block are It is required to be connected via a link member that is rotatably connected.
本発明によれば、シリンダブロック内で揺動ロータを揺動回転して流体の吸入と排出作用をなすようにしたことにより、装置の構成を簡素化することができ、装置の小型化が可能となり、装置の製造が容易となる。また、構造を単純化することによって製造が容易であるとともに、小型化が可能となる。
さらに、リンク部材を備えて、摺動部（回動部）の摺動速度を低下させることが可能となるため、部材の摩耗防止の面で顕著な効果が得られると共に、摺動部の加工が容易となるため製造コストの低減が可能となる。
According to the present invention, the structure of the apparatus can be simplified and the apparatus can be miniaturized by swinging and rotating the swing rotor within the cylinder block to perform the suction and discharge of fluid. Thus, the device can be easily manufactured. Further, by simplifying the structure, manufacturing is easy and miniaturization is possible.
Furthermore, since the link member is provided and the sliding speed of the sliding portion (rotating portion) can be reduced, a remarkable effect can be obtained in terms of preventing wear of the member, and the processing of the sliding portion can be achieved. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明に係る流体ポンプ１の実施の形態の構成を示す正面断面図、図２は側面断面図である。
本実施の形態に係る流体ポンプ１は、図１、図２に示すように、揺動面が互いに平行となるように支持された一対の揺動ロータ１０、１１と、揺動ロータ１０、１１と同厚に形成され揺動ロータ１０、１１が揺動回転可能に収容されたシリンダブロック１５、１６と、シリンダブロック１５、１６の開口面を閉止するシール板１８、１９、２０と、揺動回転位置が逆位相となるように揺動ロータ１０、１１を回転自在に支持する偏心軸１２ａ、１２ｂと、揺動ロータ１０、１１を挟む配置に偏心軸１２ａ、１２ｂの端部に固設されたクランクプレート２４ａ、２４ｂと、当該クランクプレート２４ｂに連結される駆動機構４０とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view showing a configuration of an embodiment of a fluid pump 1 according to the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view.
As shown in FIGS. 1 and 2, the fluid pump 1 according to the present embodiment includes a pair of oscillating rotors 10 and 11 supported so that the oscillating surfaces are parallel to each other, and the oscillating rotors 10 and 11. Cylinder blocks 15 and 16 in which the oscillating rotors 10 and 11 are accommodated so as to be oscillating and rotatable, seal plates 18, 19 and 20 for closing the opening surfaces of the cylinder blocks 15 and 16, and oscillating Eccentric shafts 12a and 12b that rotatably support the oscillating rotors 10 and 11 so that their rotational positions are in reverse phase, and fixed to the ends of the eccentric shafts 12a and 12b so as to sandwich the oscillating rotors 10 and 11. Crank plates 24a and 24b, and a drive mechanism 40 connected to the crank plate 24b.
偏心軸１２ａ、１２ｂとクランクプレート２４ａ、２４ｂとは揺動ロータ１０、１１を揺動回転させるクランク軸１２として形成され、クランクプレート２４ａ、２４ｂは、シール板１８、１９、２０をシリンダブロック１５、１６に固定するサイドブロック２５とサイドブロック２６にベアリングを介して回転自在に支持されている。
また、揺動ロータ１０、１１の両端面には揺動ロータ１０、１１を気密あるいは液密にシールして揺動させるシール手段としてのシール部材２２が装着される。なお、揺動ロータ１０、１１にシール部材２２を設ける代わりに、シール板１８、１９、２０にシール手段を設けてもよい。
なお、偏心軸１２ａ、１２ｂに連結されるクランクプレート２４ａ、２４ｂは、図１に示すように、正面形状が扇形に形成された揺動ロータ１０、１１の重量バランスをとって揺動ロータ１０、１１が円滑に回転するように設けられる。
The eccentric shafts 12a and 12b and the crank plates 24a and 24b are formed as the crank shaft 12 for swinging and rotating the swinging rotors 10 and 11. The crank plates 24a and 24b connect the seal plates 18, 19, and 20 to the cylinder block 15, The side block 25 and the side block 26 fixed to 16 are rotatably supported via bearings.
In addition, seal members 22 are mounted on both end faces of the oscillating rotors 10 and 11 as seal means for sealing and oscillating the oscillating rotors 10 and 11 in an airtight or liquid-tight manner. Instead of providing the sealing member 22 on the oscillating rotors 10 and 11, sealing means may be provided on the sealing plates 18, 19 and 20.
As shown in FIG. 1, the crank plates 24a and 24b connected to the eccentric shafts 12a and 12b have the weight balance of the swing rotors 10 and 11 having a fan-shaped front shape, 11 is provided to rotate smoothly.
本実施の形態では、駆動機構４０としてモータを用い、サイドブロック２６にモータ取付ブロック４１を介して固定する構成としており、装置全体で小型化が図られている。
また、モータの回転に伴って回転する冷却ファン４２を設けると共に、冷却ファン４２による冷却風を通過させるための冷却孔４３をシリンダブロック１５、１６に設ける構成としている。これにより、例えば流体ポンプ１を気体の圧縮装置として用いる場合等において、圧縮により発熱する気体およびシリンダブロックの冷却を促進して、圧縮効率を高めることが可能となる。
In the present embodiment, a motor is used as the drive mechanism 40 and is fixed to the side block 26 via the motor mounting block 41, so that the entire apparatus is miniaturized.
In addition, a cooling fan 42 that rotates in accordance with the rotation of the motor is provided, and a cooling hole 43 through which cooling air from the cooling fan 42 passes is provided in the cylinder blocks 15 and 16. Thus, for example, when the fluid pump 1 is used as a gas compression device, it is possible to enhance the compression efficiency by promoting the cooling of the gas generated by the compression and the cylinder block.
次いで、本実施の形態の流体ポンプ１において特徴的な揺動ロータ１０、１１の形状と、揺動ロータ１０、１１を収納するシリンダブロック１５、１６の形状について説明する。
ここで、揺動ロータ１０およびシリンダブロック１５を例にとり、図３に拡大して示す。なお、当該図３は、揺動ロータ１０およびシリンダブロック１５の構成について示すものであるが、揺動ロータ１１およびシリンダ１６についても全く同様に構成されている。
Next, the characteristic shapes of the oscillating rotors 10 and 11 and the shapes of the cylinder blocks 15 and 16 that house the oscillating rotors 10 and 11 in the fluid pump 1 of the present embodiment will be described.
Here, the oscillating rotor 10 and the cylinder block 15 are taken as an example and shown in an enlarged manner in FIG. 3 shows the configuration of the oscillating rotor 10 and the cylinder block 15, the oscillating rotor 11 and the cylinder 16 are also configured in exactly the same manner.
同図に示すように、揺動ロータ１０は、円弧部１０ａとアーム部１０ｂからなる。円弧部１０ａは、側面が偏心軸１２ａの軸心を中心とする円弧面（円柱面）に形成された大円弧部１００と、大円弧部１００の両端に設けられた小円弧部１０２、１０４とを備える。大円弧部１００と小円弧部１０２、１０４の側面がシリンダブロック１５（シリンダ室１５０）の内側面１５０ａに当接する当接面となる。なお、「当接する」場合に限定されず、「微小距離（一例として、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ）を保って接近する」構成としてもよく、当接する場合と同様の作用が生じることに加え、摩耗防止を図ることができる。
ここで、大円弧部１００は、中心角が１８０度以上（本実施形態では約２７０度）となる扇形に形成される。小円弧部１０２、１０４は大円弧部１００の円弧面と外面が滑らかに連続するように形成されている。本実施形態では、小円弧部１０２、１０４の半径を大円弧部１００の半径の１/１０に設定したが、大円弧部１００と小円弧部１０２、１０４の径および径の比率が設計上、特に限定されるものではない。また、「円弧面（円柱面）」なる形状は、正円弧面（正円柱面）に限定されるものではなく、設計上、最適な曲面を採用することができる。もちろん、左右対称形でなくても構わない。
一方、アーム部１０ｂは、円弧部１０ａからアーム状に延出する形態に設けられ、延出端にリンク部材３５を接続するための接続部１３が形成される。
なお、揺動ロータ１０は、所定の耐久性および摺動性を備える金属材料、樹脂材料によって形成する。特に、樹脂材料は、製造が容易で静音化を図る効果が大きい。
As shown in the figure, the oscillating rotor 10 includes an arc portion 10a and an arm portion 10b. The arc portion 10a includes a large arc portion 100 whose side surface is formed on an arc surface (cylindrical surface) centered on the axis of the eccentric shaft 12a, and small arc portions 102 and 104 provided at both ends of the large arc portion 100. Is provided. The side surfaces of the large arc portion 100 and the small arc portions 102 and 104 serve as contact surfaces that contact the inner surface 150a of the cylinder block 15 (cylinder chamber 150). In addition, it is not limited to the case of “contacting”, but may be configured to “approach while maintaining a minute distance (0.02 mm to 0.05 mm as an example)”, in addition to the same effect as in the case of contact. It is possible to prevent wear.
Here, the large arc portion 100 is formed in a sector shape having a central angle of 180 degrees or more (about 270 degrees in the present embodiment). The small arc portions 102 and 104 are formed so that the arc surface and the outer surface of the large arc portion 100 are smoothly continuous. In this embodiment, the radius of the small arc portions 102 and 104 is set to 1/10 of the radius of the large arc portion 100, but the diameter and the ratio of the diameters of the large arc portion 100 and the small arc portions 102 and 104 are designed. It is not particularly limited. Further, the shape of “arc surface (cylindrical surface)” is not limited to a regular arc surface (regular cylindrical surface), and an optimal curved surface can be adopted in design. Of course, it does not need to be symmetrical.
On the other hand, the arm portion 10b is provided in a form extending in an arm shape from the arc portion 10a, and a connecting portion 13 for connecting the link member 35 to the extending end is formed.
The oscillating rotor 10 is formed of a metal material or resin material having predetermined durability and slidability. In particular, the resin material is easy to manufacture and has a great effect of reducing noise.
シリンダブロック１５には、揺動ロータ１０の円弧部１０ａを収納するシリンダ室１５０と、アーム部１０ｂを収納するアーム収納部１６０が設けられる。
ここで、シリンダ室１５０の内側面１５０ａは円弧部１０ａよりも若干大径の円弧面に形成される。また、シリンダ室１５０の両端部には、当該シリンダ室１５０の内方に向けて突出する円弧面を有する小円突起部１５２、１５４が設けられている。この小円突起部１５２、１５４が、円弧部１０ａの小円弧部１０２、１０４と当接する箇所となる。なお、前述の揺動ロータ１０の場合と同様に、「円弧面」なる形状は、正円弧面に限定されるものでなく、設計上、最適な曲面を採用することができる。もちろん、左右対称形でなくても構わない。
一方、アーム収納部１６０には、後述のリンク部材３５を介してシリンダブロック１５と連結されるアーム部１０ｂが揺動ロータ１０の揺動回転にともなって揺動することを許容する空間が形成されている。また、リンク部材３５を接続するための接続部１４が形成されている。
一例として、シリンダブロック１５は、アルミ合金等の金属材料によって形成する。
The cylinder block 15 is provided with a cylinder chamber 150 that houses the arc portion 10a of the swing rotor 10 and an arm storage portion 160 that stores the arm portion 10b.
Here, the inner surface 150a of the cylinder chamber 150 is formed in an arc surface having a slightly larger diameter than the arc portion 10a. Further, at both ends of the cylinder chamber 150, small circular protrusions 152 and 154 having arcuate surfaces protruding inward of the cylinder chamber 150 are provided. The small circular protrusions 152 and 154 are locations where the small circular arc portions 102 and 104 of the circular arc portion 10a abut. As in the case of the oscillating rotor 10 described above, the shape of “arc surface” is not limited to a regular arc surface, and an optimal curved surface can be adopted in design. Of course, it does not need to be symmetrical.
On the other hand, the arm accommodating portion 160 is formed with a space that allows the arm portion 10b coupled to the cylinder block 15 via a link member 35 described later to swing with the swinging rotation of the swinging rotor 10. ing. Moreover, the connection part 14 for connecting the link member 35 is formed.
As an example, the cylinder block 15 is formed of a metal material such as an aluminum alloy.
また、図１に示すように、シリンダブロック１５には、アーム収納部１６０に収納されたアーム部１０ｂおよびリンク部材３５を挟んで、当該アーム収納部１６０の一方側に連通して吸入口３０が設けられ、他方側に連通して排出口３２が設けられる。
なお、本実施の形態では一対の揺動ロータ１０、１１を設ける構成のため、揺動ロータ１０、１１に対応して各々吸入口３０を設け、これら２つの吸入口３０を連通する連通路（不図示）を設け、また、揺動ロータ１０、１１に対応して各々排出口３２を設け、２つの排出口３２を連通する連通路（不図示）を設ける構成としている。
さらに、本実施の形態では、排出口３２にチェック弁３４を設けることにより、排出口３２から流体がシリンダブロック１５内に逆流することを防止してより確実に流体の吸入、排出作用がなされるようにしている。
Further, as shown in FIG. 1, the cylinder block 15 has a suction port 30 that communicates with one side of the arm housing portion 160 with the arm portion 10 b and the link member 35 housed in the arm housing portion 160 interposed therebetween. A discharge port 32 is provided in communication with the other side.
In the present embodiment, since a pair of oscillating rotors 10 and 11 is provided, a suction port 30 is provided corresponding to each of the oscillating rotors 10 and 11, and a communication path (which connects these two suction ports 30 ( (Not shown), discharge ports 32 corresponding to the oscillating rotors 10 and 11 are provided, and communication passages (not shown) communicating the two discharge ports 32 are provided.
Further, in the present embodiment, by providing the check valve 34 at the discharge port 32, the fluid can be prevented from flowing back into the cylinder block 15 from the discharge port 32, and the fluid can be sucked and discharged more reliably. I am doing so.
ここで、本実施の形態に特徴的な構成として、揺動ロータ１０、１１と、シリンダブロック１５、１６とは、それぞれに対して回動自在に接続されるリンク部材３５、３６を介して、連結される構成を備える。 Here, as a characteristic configuration of the present embodiment, the oscillating rotors 10 and 11 and the cylinder blocks 15 and 16 are connected to each other via link members 35 and 36 that are rotatably connected to each other. It is provided with a connected structure.
上記同様に図３を用いて、リンク部材３５を例にとり説明する。なお、リンク部材３６についても全く同様に構成されている。
リンク部材３５は、両端に正円弧面を有する突出部３５ａ、３５ｂを備える。本実施形態では、リンク部材３５は、揺動面内の断面形状がいわゆる瓢箪形状であって、突出部３５ａの正円弧面と、突出部３５ｂの正円弧面とが同径の構成としている。ただし、瓢箪形状および同径の構成に限定されるものではない。一例として、リンク部材３５は、銅等の金属材料によって形成する。
ここで、当該突出部３５ａに対応して、揺動ロータ１０のアーム部１０ｂに、断面Ｃ字状であって且つ突出部３５ａの正円弧面と同径の正円弧内面を有する嵌合孔１０６が設けられる。また、当該突出部３５ｂに対応して、シリンダブロック１５のアーム収納部１６０に、断面Ｃ字状であって且つ突出部３５ｂの正円弧面と同径の正円弧内面を有する嵌合孔１５６が設けられる。
上記構成を備え、リンク部材３５の突出部３５ａが嵌合孔１０６に所定の角度範囲内で回動自在に嵌合されると共に、リンク部材３５の突出部３５ｂが嵌合孔１５６に所定の角度範囲内で回動自在に嵌合されることによって、リンク部材３５と、揺動ロータ１０およびシリンダブロック１５とがそれぞれ接続される。その結果、当該リンク部材３５を介して、揺動ロータ１０と、シリンダブロック１５とが連結されて、シリンダブロック１５に対して揺動ロータ１０を揺動させることが可能となる（揺動ロータ１１とシリンダブロック１６との作用も同様）。
In the same manner as described above, the link member 35 will be described as an example with reference to FIG. The link member 36 is configured in exactly the same manner.
The link member 35 includes projecting portions 35a and 35b having regular arc surfaces at both ends. In the present embodiment, the link member 35 has a so-called saddle shape in cross section in the swing surface, and the regular arc surface of the projection 35a and the regular arc surface of the projection 35b have the same diameter. However, the present invention is not limited to the configuration having a bowl shape and the same diameter. As an example, the link member 35 is formed of a metal material such as copper.
Here, corresponding to the protrusion 35a, the arm 10b of the oscillating rotor 10 has a fitting hole 106 having a C-shaped cross section and a positive arc inner surface having the same diameter as the positive arc surface of the protrusion 35a. Is provided. Corresponding to the protruding portion 35b, the arm housing portion 160 of the cylinder block 15 has a fitting hole 156 having a C-shaped cross section and a positive arc inner surface having the same diameter as the positive arc surface of the protruding portion 35b. Provided.
With the above configuration, the protrusion 35a of the link member 35 is rotatably fitted in the fitting hole 106 within a predetermined angle range, and the protrusion 35b of the link member 35 has a predetermined angle with the fitting hole 156. The link member 35 is connected to the swing rotor 10 and the cylinder block 15 by being fitted so as to be rotatable within the range. As a result, the oscillating rotor 10 and the cylinder block 15 are connected via the link member 35, and the oscillating rotor 10 can be oscillated with respect to the cylinder block 15 (oscillating rotor 11). This also applies to the operation of the cylinder block 16).
特に、上記リンク部材３５を設けることによって、摺動部を突出部３５ａの正円弧面と、同径の正円弧内面を有する嵌合孔１０６との回動部として構成することが可能となり、従来の直線運動による摺動部の構成（図５参照）と比べて、摺動速度を低下させることが可能となるため、部材の摩耗防止の面で顕著な効果が得られる。また、部品の簡素化も可能となる。
加えて、摺動面（ここでは正円弧面および正円弧内面）の加工が容易となるため製造コストの低減が可能となる。すなわち、正円弧面自体の加工が容易であると共に、加工精度に関しても直線運動による摺動部と比べて高精度化が容易であるため、加工コストの低減が可能となるものである。
In particular, by providing the link member 35, it is possible to configure the sliding portion as a rotating portion between the regular arc surface of the projecting portion 35a and the fitting hole 106 having the regular arc inner surface of the same diameter. Compared with the configuration of the sliding portion by the linear motion (see FIG. 5), the sliding speed can be reduced, so that a remarkable effect is obtained in terms of preventing wear of the member. In addition, parts can be simplified.
In addition, since the sliding surfaces (here, the regular arc surface and the regular arc inner surface) can be easily processed, the manufacturing cost can be reduced. That is, the processing of the regular arc surface itself is easy, and the processing accuracy can be easily increased as compared with the sliding portion by linear motion, so that the processing cost can be reduced.
なお、図３に示すように、揺動ロータ１０（アーム部１０ｂ）の嵌合孔１０６の断面Ｃ字状の開口側を、吸入口３０側に向けて配設する構成、すなわち、嵌合孔１０６の断面Ｃ字状の反開口側（背面側）を、排出口３２側に向けて配設する構成とすることが好適である。
この構成によれば、排出口３２側は高圧環境となり得るため、排出口３２付近の流体導入領域３９で生じる高圧を嵌合孔の断面Ｃ字状の反開口側（背面側）で受けることによって、リンク部材３５の突出部３５ａと揺動ロータ１０の嵌合孔１０６との解離を防いで気密・液密性を確保すると共に、経年使用によるガタツキの発生を防止することが可能となる。なお、この効果は突出部３５ｂと嵌合孔１５６との間でも同様に奏されることとなる。
In addition, as shown in FIG. 3, the structure which arrange | positions the opening side of the cross-section C shape of the fitting hole 106 of the rocking | swiveling rotor 10 (arm part 10b) toward the inlet 30 side, ie, a fitting hole It is preferable that the opposite opening side (back side) of the C-shaped cross section 106 is arranged toward the discharge port 32 side.
According to this configuration, since the discharge port 32 side can be a high pressure environment, by receiving the high pressure generated in the fluid introduction region 39 near the discharge port 32 on the opposite opening side (back side) of the C-shaped cross section of the fitting hole. In addition, it is possible to prevent the protrusion 35a of the link member 35 and the fitting hole 106 of the swinging rotor 10 from dissociating to ensure airtightness and liquid tightness, and to prevent the occurrence of rattling due to aging. In addition, this effect will be show | played similarly between the protrusion part 35b and the fitting hole 156. FIG.
続いて、上述した流体ポンプ１の作用について説明する。揺動ロータ１０が１サイクルする際における流体の吸入、排出作用を図４に示す。
図４（ａ）は、揺動ロータ１０が中立位置にある状態である。この状態では揺動ロータ１０の小円弧部１０２、１０４がともに小円突起部１５２、１５４に当接している。
この中立状態から、駆動機構４０によりクランク軸１２が回転駆動され、クランクプレート１２に設けられた偏心軸１２ａはクランク軸１２の軸心（破線円の中心）に対して左回り（矢印方向）に回転開始する。なお、当該破線円は、偏心軸１２ａの軸心の軌跡である。
Then, the effect | action of the fluid pump 1 mentioned above is demonstrated. FIG. 4 shows the suction and discharge actions of the fluid when the oscillating rotor 10 performs one cycle.
FIG. 4A shows a state where the oscillating rotor 10 is in a neutral position. In this state, the small arc portions 102 and 104 of the oscillating rotor 10 are both in contact with the small circular protrusion portions 152 and 154.
From this neutral state, the crankshaft 12 is rotationally driven by the drive mechanism 40, and the eccentric shaft 12a provided on the crankplate 12 is counterclockwise (in the direction of the arrow) with respect to the axis of the crankshaft 12 (the center of the broken line circle). Start rotating. The broken-line circle is a locus of the axis of the eccentric shaft 12a.
その際、リンク部材３５に接続される嵌合孔１０６の正円弧面の中心が揺動ロータ１０の動作時の可動支点Ｘとなる。一方、リンク部材３５に接続される嵌合孔１５６の正円弧内面の中心が揺動ロータ１０およびリンク部材３５の動作時の固定支点Ｙとなる。すなわち、偏心軸１２ａが回転することにより、揺動ロータ１０は全体としては当該可動支点Ｘを支点とする揺動回転をなすと同時に、その揺動ロータ１０の揺動回転に伴って、リンク部材３５のリンク作用により、当該可動支点Ｘはシリンダブロック１５の固定支点Ｙを中心とする正円弧状の曲線上を往復動（揺動）する。 At that time, the center of the regular arc surface of the fitting hole 106 connected to the link member 35 becomes the movable fulcrum X when the swinging rotor 10 is operated. On the other hand, the center of the inner surface of the positive arc of the fitting hole 156 connected to the link member 35 is a fixed fulcrum Y when the swinging rotor 10 and the link member 35 are in operation. That is, as the eccentric shaft 12a rotates, the oscillating rotor 10 as a whole performs oscillating rotation with the movable fulcrum X as a fulcrum, and at the same time the oscillating rotor 10 oscillates and rotates, the link member. Due to the link action 35, the movable fulcrum X reciprocates (oscillates) on a regular arc-shaped curve centered on the fixed fulcrum Y of the cylinder block 15.
次いで、揺動ロータ１０が揺動回転を開始して、右側にやや傾いて揺動すると、揺動ロータ１０の他端側の小円弧部１０４は小円突起部１５４から離間し、揺動ロータ１０の一端側の小円弧部１０２はシリンダ室１５０の右端部分に当接もしくは微小距離を保って接近した状態となり、その状態からさらに、揺動ロータ１０が揺動回転して、９０度位置に到達すると、図４（ｂ）に示す状態となる。このとき、揺動ロータ１０の大円弧部１００の右端部とシリンダ室１５０の内側面１５０ａとが当接もしくは微小距離を保って接近した状態となっている。なお、前述の通り、「微小距離」とは、一例として、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度のクリアランスである。 Next, when the oscillating rotor 10 starts oscillating rotation and oscillates slightly tilting to the right, the small arc portion 104 on the other end side of the oscillating rotor 10 is separated from the small circular protrusion 154, and the oscillating rotor The small circular arc portion 102 on one end side of the cylinder 10 comes into contact with or closes to the right end portion of the cylinder chamber 150 while maintaining a minute distance. From this state, the oscillating rotor 10 is further oscillated and rotated to the 90 degree position. When it reaches, the state shown in FIG. At this time, the right end portion of the large arc portion 100 of the oscillating rotor 10 and the inner surface 150a of the cylinder chamber 150 are in contact with each other or kept close to each other with a minute distance. As described above, the “minute distance” is, for example, a clearance of about 0.02 mm to 0.05 mm.
次いで、揺動ロータ１０がさらに９０度回転して、１８０位置に到達した状態を図４（ｃ）に示す。揺動ロータ１０の大円弧部１００の頂部がシリンダ室１５０の内側面１５０ａの頂点位置に当接もしくは微小距離を保って接近した状態となっている。 Next, FIG. 4C shows a state where the oscillating rotor 10 further rotates 90 degrees and reaches the 180 position. The top of the large circular arc portion 100 of the oscillating rotor 10 is in contact with the apex position of the inner side surface 150a of the cylinder chamber 150 or close to it while maintaining a minute distance.
次いで、揺動ロータ１０がさらに左回転して、２７０度位置に到達した状態を図４（ｄ）に示す。揺動ロータ１０とシリンダ室１５０との当接位置もしくは接近位置がシリンダ室１５０の頂点を通過して左側に移動した状態となっている。 Next, FIG. 4D shows a state where the oscillating rotor 10 further rotates counterclockwise and reaches the position of 270 degrees. The contact position or the approach position between the oscillating rotor 10 and the cylinder chamber 150 passes through the apex of the cylinder chamber 150 and moves to the left side.
次いで、揺動ロータ１０がさらに左回転すると、揺動ロータ１０の他端側の小円弧部１０４がシリンダ室１５０の左端部分（小円突起部１５４）に当接もしくは微小距離を保って接近し、一端側の小円弧部１０２がシリンダ室１５０の右端部分（小円突起部１５２）に当接して、図４（ａ）の状態に戻り、１サイクルの動作が完了する。 Next, when the oscillating rotor 10 further rotates counterclockwise, the small arc portion 104 on the other end side of the oscillating rotor 10 comes into contact with the left end portion (small circular protrusion 154) of the cylinder chamber 150 or approaches a small distance. Then, the small circular arc portion 102 on one end side comes into contact with the right end portion (small circular protrusion 152) of the cylinder chamber 150, and the state returns to the state of FIG.
上記のように動作する本実施形態の流体ポンプ１は、図４（ａ）〜（ｅ）の１サイクルで、吸入口３０からシリンダブロック１５（シリンダ室１５０）内に流体を吸入し、同時に排出口３２から排出する作用をなす。すなわち、図４（ａ）の状態から揺動ロータ１０が揺動開始することにより、吸入口３０に連通する流体導入領域がＡ１〜Ａ５に示すように徐々に拡大していき、シリンダブロック１５内に流体が吸入される。なお、Ａ５の流体導入領域が容積最大の状態である。
一方、排出口３２に連通する流体導入領域については、Ｂ１〜Ｂ５に示すように、徐々に縮小していき排出口３２から流体が排出される。
The fluid pump 1 of the present embodiment operating as described above sucks fluid from the suction port 30 into the cylinder block 15 (cylinder chamber 150) and discharges it at the same time in one cycle of FIGS. 4 (a) to 4 (e). It discharges from the outlet 32. That is, when the oscillating rotor 10 starts to oscillate from the state of FIG. 4A, the fluid introduction area communicating with the suction port 30 gradually expands as shown in A1 to A5, and the cylinder block 15 Fluid is inhaled. In addition, the fluid introduction area | region of A5 is a state with the maximum volume.
On the other hand, the fluid introduction region communicating with the discharge port 32 is gradually reduced and discharged from the discharge port 32 as shown in B1 to B5.
すなわち、揺動ロータ１０の揺動回転による流体の吸入、排出操作は、揺動ロータ１０が１サイクルの揺動回転をなす際に１回ずつなされる作用であり、揺動ロータ１０を連続的に揺動回転することによって、吸入口３０から流体がシリンダブロック１５に吸入され、シリンダブロック１５に吸入された流体（気体、液体）がシリンダブロック１５から排出される作用が連続的になされて流体の吸入、排出作用がなされることになる。 That is, the operation of sucking and discharging the fluid by the swinging rotation of the swinging rotor 10 is an action that is performed once when the swinging rotor 10 makes one cycle of swinging rotation. , The fluid is sucked into the cylinder block 15 from the suction port 30, and the fluid (gas, liquid) sucked into the cylinder block 15 is continuously discharged from the cylinder block 15. Inhalation and excretion of water is performed.
以上、揺動ロータ１０を例にとり説明を行ったが、他方の揺動ロータ１１についての作用も上述した作用と全く同様である。
なお、本実施形態では、偏心軸１２ａ、１２ｂをクランク型とし揺動ロータ１０、１１を逆位相で揺動するように設け、連通路により揺動ロータ１０、１１の吸入口３０および排出口３２を連通させることによって、単一の揺動ロータを使用する場合に比べて、流体の吸入、排出作用を平均化している。また、揺動ロータ１０、１１を逆位相で揺動させる配置とすることで、可動部分の重量バランスを均等化して流体ポンプの作動時における振動を緩和し、クランクプレート２４ａ、２４ｂを設けることにより揺動ロータ１０、１１が円滑に動作するようにしている。
もちろん、単一の揺動ロータで流体ポンプを形成することも可能であり、３個以上の揺動ロータを連接して流体ポンプとすることも可能である。
Although the description has been given by taking the swing rotor 10 as an example, the operation of the other swing rotor 11 is exactly the same as the above-described operation.
In the present embodiment, the eccentric shafts 12a and 12b are crank-type, and the oscillating rotors 10 and 11 are provided so as to oscillate in opposite phases, and the suction port 30 and the discharge port 32 of the oscillating rotors 10 and 11 are provided by the communication path. As a result, the suction and discharge actions of the fluid are averaged compared to the case where a single oscillating rotor is used. Further, by arranging the oscillating rotors 10 and 11 to oscillate in opposite phases, the weight balance of the movable parts is made equal to alleviate the vibration during the operation of the fluid pump, and the crank plates 24a and 24b are provided. The swing rotors 10 and 11 are operated smoothly.
Of course, it is also possible to form a fluid pump with a single oscillating rotor, and it is possible to connect three or more oscillating rotors to form a fluid pump.
以上の説明のように、本発明に係る流体ポンプは、気体および液体のポンプとして使用でき、例えば、吸入口からの吸気作用を利用することによって真空発生装置として使用することができ、あるいは排出口からの排気作用を利用することによってコンプレッサとして使用することができる等、種々の用途に使用することができる。特に、揺動ロータに樹脂材料を採用することが可能であり、無給油式とすることも容易にできるため、ドライタイプポンプあるいはケミカルポンプ等としての利用可能性も大きい。
また、本発明に係る流体ポンプは、揺動ロータを揺動駆動する作用を利用して流体の吸入、排出操作を行うように構成したことにより、ポンプの構成が簡素になり、容易に小型化することが可能である。例えば、装置全体の大きさが一辺５〜３０ｃｍ程度の流体ポンプとして好適である。
また、特に、本発明に特徴的なリンク部材の構成によって、摺動部の摺動速度を低下させることが可能となるため、当該摺動部材の摩耗防止の面で顕著な効果が得られる。さらに、摺動部の加工が容易となるため製造コストの低減が可能となる。
As described above, the fluid pump according to the present invention can be used as a gas and liquid pump. For example, the fluid pump can be used as a vacuum generator by utilizing the intake action from the suction port, or the discharge port. It can be used for various purposes, such as being able to be used as a compressor by utilizing the exhaust action from. In particular, a resin material can be used for the oscillating rotor, and an oil-free type can be easily used. Therefore, the applicability as a dry type pump or a chemical pump is great.
In addition, the fluid pump according to the present invention is configured to perform the fluid suction and discharge operations using the action of swinging and driving the swing rotor, thereby simplifying the structure of the pump and reducing the size easily. Is possible. For example, it is suitable as a fluid pump having a size of the entire device of about 5 to 30 cm on a side.
In particular, the structure of the link member characteristic of the present invention makes it possible to reduce the sliding speed of the sliding portion, so that a remarkable effect is obtained in terms of preventing wear of the sliding member. Further, since the sliding portion can be easily processed, the manufacturing cost can be reduced.
１ 流体ポンプ
１０、１１ 揺動ロータ
１０ａ 円弧部
１０ｂ アーム部
１２ クランク軸
１２ａ、１２ｂ 偏心軸（支持軸）
１３、１４ 接続部
１５、１６ シリンダブロック
１８、１９、２０ シール板
２２ シール部材
２４ａ、２４ｂ クランクプレート
２５、２６ サイドブロック
３０ 吸入口
３２ 排出口
３４ チェック弁
３５、３６ リンク部材
３５ａ、３５ｂ 突出部
４０ 駆動機構
１００ 大円弧部
１０２、１０４ 小円弧部
１０６ 嵌合孔
１５０ シリンダ室
１５２、１５４ 小円突起部
１５６ 嵌合孔
１６０ アーム収納部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid pump 10, 11 Swing rotor 10a Arc part 10b Arm part 12 Crankshaft 12a, 12b Eccentric shaft (support shaft)
13, 14 Connection portion 15, 16 Cylinder block 18, 19, 20 Seal plate 22 Seal member 24a, 24b Crank plate 25, 26 Side block 30 Suction port 32 Discharge port 34 Check valve 35, 36 Link member 35a, 35b Protruding portion 40 Drive mechanism 100 Large arc portion 102, 104 Small arc portion 106 Fitting hole 150 Cylinder chamber 152, 154 Small circular projection portion 156 Fitting hole 160 Arm storage portion
Claims (8)
前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を有する円弧部と、該円弧部からアーム状に延出するアーム部とを備え、
前記シリンダブロックは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接もしくは微小距離を保って接近する内側面が形成されたシリンダ室を備え、
駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ室との当接位置もしくは接近位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダブロック内の流体導入領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダブロック内の流体導入領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされる流体ポンプであって、
前記アーム部と、前記シリンダブロックとが、それぞれに対して回動自在に接続されるリンク部材を介して、連結されること
を特徴とする流体ポンプ。 An oscillating rotor that is formed to be the same thickness as the cylinder block and is supported so as to oscillate and rotate within the opening surface of the cylinder block, and a fluid introduction area formed between the cylinder block and the oscillating rotor. Provided inlet and outlet,
The oscillating rotor includes an arc portion having a contact surface formed on a cylindrical side surface, and an arm portion extending in an arm shape from the arc portion,
The cylinder block includes a cylinder chamber that accommodates the arc portion and is formed with an inner surface on which the abutting surface of the arc portion comes into contact or approaches with a small distance,
The swinging rotor is swung and rotated by the drive mechanism, and the contact position or the approach position between the arc portion of the swinging rotor and the cylinder chamber is moved, and the fluid introduction region in the cylinder block communicating with the suction port is gradually increased. On the other hand, the fluid introduction area in the cylinder block communicating with the discharge port is gradually reduced, so that the fluid suction and discharge operations are performed.
The fluid pump, wherein the arm portion and the cylinder block are coupled via a link member that is pivotally connected to each other.
前記シリンダ室は、前記大円弧部よりも大径となる内側面と、前記小円弧部が当接する小円突起部とを備え、
前記揺動ロータが正立位置にある状態では前記小円弧部が前記小円突起部に当接していること
を特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。 The arc portion includes a large arc portion centering on the axis of a support shaft that supports the arc portion, and a small arc portion provided in a form that smoothly continues to the large arc portion at both ends of the large arc portion. ,
The cylinder chamber includes an inner surface that has a larger diameter than the large arc portion, and a small circular protrusion that the small arc portion contacts,
The fluid pump according to claim 1, wherein the small arc portion is in contact with the small circular protrusion when the swinging rotor is in the upright position.
前記アーム部および前記シリンダブロックは、それぞれ断面Ｃ字状で前記正円弧面と同径の正円弧内面を有する嵌合孔を備え、
前記突出部が前記嵌合孔に回動自在に嵌合されることにより、前記リンク部材と、前記アーム部および前記シリンダブロックとが接続されること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の流体ポンプ。 The link member includes a protrusion having a regular arc surface at both ends,
The arm portion and the cylinder block each include a fitting hole having a C-shaped cross section and a regular arc inner surface having the same diameter as the regular arc surface,
The link member, the arm part, and the cylinder block are connected by the protrusion part being rotatably fitted in the fitting hole. Fluid pump.
を特徴とする請求項３記載の流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 3, wherein the arm portion is disposed with a C-shaped opening side of a fitting hole of the arm portion facing the suction port side.
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の流体ポンプ。 The crankshaft having an eccentric shaft is provided, the crankshaft is connected to the drive mechanism, and the oscillating rotor is fitted to the eccentric shaft. The fluid pump described.
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の流体ポンプ。 The fluid pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the arc portion is formed in a sector shape having a central angle of 180 degrees or more with respect to the axis of the support shaft.
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の流体ポンプ。 The cylinder block has an opening surface closed by a seal plate, and sealing means is provided to enable the swing rotor to swing and rotate while maintaining the sealing performance between the swing rotor and the seal plate. The fluid pump according to any one of claims 1 to 6, wherein:
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の流体ポンプ。 A plurality of the swinging rotors are connected together with the cylinder blocks so that the swinging surfaces are parallel to each other and having a rotational angle phase balance, and the suction and discharge ports of each of the cylinder blocks communicate with each other through a communication path. The fluid pump according to claim 1, wherein the fluid pump is provided.
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