JP2000297767A - 回転形流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作用室を区切るシール体を、摩擦抵抗が小さ
くかつ円滑に移動でき、簡単かつ確実にシールができる
ようにする。 【解決手段】 ケーシング２に吸入口３及び吐出口４と
それらと連通する円形状の作用室５とを形成し、この作
用室５内に内周面５Ａ中心から偏心した軸芯６ａを有す
る偏心ロータ６を設け、この偏心ロータ６内に周方向等
間隔でかつその偏心軸芯６ａを通る複数の放射溝７を形
成し、この各放射溝７内に作用室内周面５Ａと内接転動
するシール転動体８を設け、前記偏心ロータ６内に作用
室内周面５Ａと同芯でかつ全シール転動体８と当接する
中心円形体９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ、モータ、
ブロア等の、回転エネルギを気体、液体等の流体のエネ
ルギに変換する回転形流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】円形状の作用室を有する回転形流体機械
としては、ベーン形圧縮機が知られている。このベーン
形圧縮機は、偏心ロータをケーシングの作用室内に偏心
的に配置し、この偏心ロータに多数枚の羽根を放射状に
はめ込みかつ移動自在とし、この羽根を回転の遠心力又
はスプリング力で作用室内周面に摺接させ、偏心ロータ
とケーシングと羽根とで区切られる作用室の離心度に応
じた容積変化により、流体を圧送するように構成されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、偏心ロータの回転に伴い、羽根は先端がケーシング
の作用室内周面と摺接すると共に側面が放射方向移動に
より偏心ロータと摺接するものであるため、摩擦抵抗が
常に大きく、羽根の移動に支障を来したり、焼き付きを
発生したりすることがあり、また、羽根先端のシールが
困難で、特殊なシール手段を施したり、構造も複雑にな
っている。本発明は、前記従来技術の問題点を解決でき
るようにした回転形流体機械を提供することを目的とす
る。

【０００４】本発明は、偏心ロータ内の複数の放射溝に
作用室内周面と内接転動するシール転動体を設け、かつ
この全シール転動体と当接する中心円形体を設けること
により、シール転動体の摩擦抵抗が小さくかつ円滑に移
動でき、シールが簡単かつ確実にできるようにした回転
形流体機械を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における課題解決
のための第１の具体的手段は、ケーシング２に吸入口３
及び吐出口４とそれらと連通する円形状の作用室５とを
形成し、この作用室５内に内周面５Ａ中心から偏心した
軸芯６ａを有する偏心ロータ６を設け、この偏心ロータ
６内に周方向等間隔でかつその偏心軸芯６ａを通る複数
の放射溝７を形成し、この各放射溝７内に作用室内周面
５Ａと内接転動するシール転動体８を設け、前記偏心ロ
ータ６内に作用室内周面５Ａと同芯でかつ全シール転動
体８と当接する中心円形体９を設けていることである。

【０００６】これによって、偏心ロータ６が回転する
と、それに伴ってシール転動体８が作用室内周面５Ａに
自転転動しながら公転し、ケーシング２と偏心ロータ６
と２つのシール転動体８とで区切った作用室５を離心度
に応じた容積に変化させ、吸入口３から吸入した流体を
吐出口４側へ圧送する。前記全シール転動体８は作用室
内周面５Ａと転動すると同時に中心円形体９とも転動し
ており、全シール転動体８と中心円形体９とは線接触し
て転動するが相対位置関係は普遍であり、偏心ロータ６
に対して放射溝７の壁面に線接触で摺接しかつ偏心軸芯
６ａ側から放射方向に往復移動する。

【０００７】本発明における課題解決のための第２の具
体的手段は、第１の具体的手段に加えて、前記シール転
動体８と中心円形体９の内、少なくともシール転動体８
を円筒体で形成していることである。これによって、シ
ール転動体８と中心円形体９の内、少なくともシール転
動体８を軽量でかつ安価に製作可能になる。本発明にお
ける課題解決のための第３の具体的手段は、第１又は２
の具体的手段に加えて、前記放射溝７を２、３又は４本
形成し、中心円形体９をシール転動体８と略同一径に形
成していることである。

【０００８】これによって、シール転動体８と中心円形
体９とを略同一径に形成可能になり、シール転動体８は
中心円形体９とも円滑に転がり接触し、摩擦抵抗が小さ
く、より安価に製作可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１、２に示す第１の実施の形態
において、回転形流体機械１Ａは、主に液圧ポンプ、液
圧モータとして利用されるものであり、ケーシング２は
据え付け台１２によって据え付け可能になっている。ケ
ーシング２は、略円形のケーシング本体２Ａ内に円形の
内周面５Ａを有する作用室５を形成し、この作用室５に
連通する吸入口３及び吐出口４を形成し、蓋体１３で作
用室５を閉鎖している。この蓋体１３はケーシング本体
２Ａと共締めで据え付け台２にボルト固定される。

【００１０】前記作用室５内には偏心ロータ６が回転自
在に配置されており、この偏心ロータ６は、内周面５Ａ
の中心Ｐから距離Ｌだけ偏心した偏心軸芯６ａを有し、
かつ内周面５Ａの内径より距離Ｌの２倍だけ直径が小径
になっている。この偏心ロータ６のロータ軸６Ａは偏心
軸芯６ａと同芯に位置し、かつケーシング本体２Ａに軸
受１４を介して回転自在に支持され、外部の電動モータ
等の駆動源と連結される。１５は軸シールを示してい
る。偏心ロータ６は、円形体の１側面に偏心軸芯６ａを
通る直径方向溝が十字状に形成され、すなわち、偏心軸
芯６ａから外周面まで放射状でかつ周方向等間隔の４本
の放射溝７が形成されており、この各放射溝７内にシー
ル転動体８が配置され、４個のシール転動体８の中央に
中心円形体９が配置されている。

【００１１】全シール転動体８は同一外径で、円筒体、
例えば、パイプ材を輪切りして形成されており、作用室
５の内周面５Ａと当接していて転動可能になっている。
このシール転動体８は円筒体であっても、その軸方向端
面はケーシング本体２Ａ及び蓋体１３に摺接しているの
で、円筒体内部に流体が流入することはないが、その端
面を閉鎖しておいてもよい。中心円形体９はシール転動
体８と略同一外径の金属製円筒体又は円形体であり、４
個のシール転動体８と同時に転動可能に当接することに
より、全シール転動体８の中心にあり、その軸芯は内周
面中心Ｐに位置している。

【００１２】すなわち、直径方向に位置する２個のシー
ル転動体８と１個の中心円形体９の直径和は内周面５Ａ
の直径に等しく、４個のシール転動体８は放射溝７に案
内されて偏心ロータ６の放射方向（径方向）にのみ移動
自在となっており、中心円形体９はその軸芯が内周面５
Ａの中心Ｐと一致していて径方向には移動せず、偏心ロ
ータ６も偏心軸芯６ａ回りに回転するだけである。前記
回転形流体機械１Ａにおいて、偏心ロータ６を図１で時
計回りに回転すると、４個のシール転動体８は放射溝７
の溝壁と線接触しながら押動されて中心円形体９の回り
を公転し、シール転動体８は内周面５Ａに当接している
ことにより転がり接触しながら自転転動し、また、中心
円形体９に当接していることにより転がり接触しながら
中心円形体９を回転させる。

【００１３】４個のシール転動体８は自転方向が同一で
あり、中心円形体９を回転させる方向が同一になるの
で、シール転動体８は内周面５Ａ及び中心円形体９に共
に転がり接触となり、全シール転動体８は中心円形体９
を介して相互駆動する状態になり、内周面５Ａとの間の
摩擦抵抗はきわめて少なく、偏心ロータ６の放射溝７と
の接触だけが摺接となる。内周面５Ａと偏心ロータ６と
の間に形成される円弧形状の作用室５は２個のシール転
動体８によって区切られ、１個のシール転動体８が、偏
心軸芯６ａに最も近い位置から吸入口３を通過して最も
遠い位置まで移動する間に、前記区切られた内周面５Ａ
は離心度が大きくなって容積が拡大変化し、吸入口３か
ら流体を吸引し、シール転動体８が偏心軸芯６ａに最も
遠い位置から吐出口４を通過するまで移動する間に、前
記区切られた内周面５Ａは離心度が次第に小さくなって
容積が縮小変化し、吐出口４から流体を圧送する。

【００１４】このような回転形流体機械１Ａは、内周面
５Ａとシール転動体８との間のシールをシール転動体８
の転動で行うことができ、摺接がなくなり耐久性が向上
し、低速回転から高速回転までムラなく運転でき、回転
数で供給流量の制御ができ、高速回転でも構造的に振動
の発生がきわめて少なくなる。なお、前記シール転動体
８及び中心円形体９は、少なくとも一方を薄肉バネ鋼等
で円筒形に形成して、又はそれらの外周面に弾力性材料
をコーティングするかして、弾力性を有するようにして
おき、シール転動体８を内周面５Ａに弾圧できるように
構成することが好ましい。

【００１５】図１中、符号１６は吸入口３に接続された
吸入ホース、１７は吐出口４に接続された吐出ホースを
示し、共に金属パイプでもよい。図３、４は第２の実施
の形態を示しており、回転形流体機械１Ｂはロータリ定
量ポンプ等として利用されるものであり、据え付け台１
２にケーシング２のケーシング本体２Ａがボルト固定さ
れ、ケーシング本体２Ａに蓋体１３がボルト固定されて
いる。偏心ロータ６は、円形体の１側面に偏心軸芯６ａ
を通る半径方向溝を１２０度偏位して、すなわち、偏心
軸芯６ａから外周面まで放射状でかつ周方向等間隔の３
本の放射溝７が形成されており、この各放射溝７内にシ
ール転動体８が配置され、３個のシール転動体８の中央
に中心円形体９が配置されている。なお、偏心ロータ６
のロータ軸６Ａは、電動モータ等の駆動源の出力軸を挿
入連結する構造になっている。

【００１６】前記全シール転動体８及び中心円形体９は
同一外径で、円筒体で形成されており、互いに転動可能
に線接触していると共に、全シール転動体８は作用室５
の内周面５Ａと当接していて転動可能になっている。こ
の第２実施形態でも前記第１実施形態と同様に、偏心ロ
ータ６を図１で時計回りに回転すると、３個のシール転
動体８は放射溝７の溝壁と線接触しながら押動されて中
心円形体９の回りを公転し、シール転動体８は内周面５
Ａに当接していることにより転がり接触しながら自転転
動し、また、中心円形体９に当接していることにより転
がり接触しながら中心円形体９を回転させる。

【００１７】図５は第３の実施の形態を示しており、回
転形流体機械１Ｃは主にブロアーとして利用されるもの
で、偏心ロータ６の放射溝７間の陸部に抜き孔１８を形
成し、作用室５の内周面５Ａに吸入口３及び吐出口４と
それぞれ連通するエアーガイド１９，２０を形成し、シ
ール転動体８及び中心円形体９を薄い肉厚のパイプで形
成している。前記シール転動体８の配置個数、すなわ
ち、偏心ロータ６に形成できる放射溝７は、第１〜３実
施形態のような３本、４本の他に２本、５本も可能であ
り、その範囲内であれば、放射溝７間の陸部を十分にと
って、シール転動体８と中心円形体９とを略同一径に形
成できる。

【００１８】放射溝７を６本以上にする場合は、図６の
第４の実施の形態で示すように、放射溝７の幅を狭くし
てシール転動体８を小径にし、陸部を十分にとる必要が
あり、この場合は、中心円形体９はシール転動体８より
大径となる。シール転動体８の最小径は、偏心寸法Ｌと
の関係で決まるものであり、放射溝７からのシール転動
体８の突出量が略半分より小さくなくてはならない。シ
ール転動体８の突出量が略半分以上になると、放射溝７
の溝壁との間に隙間を生じるためである。

【００１９】前記第４実施形態の回転形流体機械１Ｄ
は、中心円形体９が大径であるので、その内部に偏心ロ
ータ６の軸６Ｂを貫通することができ、回転形流体機械
１Ｄを２連、３連と連結して１台の駆動源で複数連の回
転形流体機械を駆動するように構成することが可能にな
る。なお、本発明は前記実施の形態に限定されるもので
はなく、種々変形することができる。例えば、ケーシン
グ２、偏心ロータ６、シール転動体８及び中心円形体９
は、使用流体、要求される精度及び圧力等に応じて、金
属材料が適宜設定され、また、合成樹脂等の非金属材料
が使用される。また、放射溝７は１面開放の溝である
が、断面四角の孔に形成してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、ケーシン
グ２の作用室５内に内周面５Ａ中心から偏心した軸芯６
ａを有する偏心ロータ６を設け、この偏心ロータ６の複
数の放射溝７内に内周面５Ａと内接転動するシール転動
体８を設け、かつ内周面５Ａと同芯でかつ全シール転動
体８と当接する中心円形体９を設けているので、シール
転動体８の摩擦抵抗が小さくかつ円滑に移動でき、両者
の間のシールが簡単かつ確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図２】同一部断面側面図である。

【図３】第２の実施の形態を示す断面図である。

【図４】同一部断面側面図である。

【図５】第３の実施の形態を示す断面図である。

【図６】第４の実施の形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 回転形流体機械 ２ ケーシング ３ 吸入口 ４ 吐出口 ５ 作用室 ５Ａ 内周面 ６ 偏心ロータ ６Ａ ロータ軸 ６ａ 偏心軸芯 ７ 放射溝 ８ シール転動体 ９ 中心円形体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに吸入口及び吐出口とそれら
   と連通する円形状の作用室とを形成し、この作用室内に
   内周面中心から偏心した軸芯を有する偏心ロータを設
   け、この偏心ロータ内に周方向等間隔でかつその偏心軸
   芯を通る複数の放射溝を形成し、この各放射溝内に作用
   室内周面と内接転動するシール転動体を設け、前記偏心
   ロータ内に作用室内周面と同芯でかつ全シール転動体と
   当接する中心円形体を設けていることを特徴とする回転
   形流体機械。
2. 【請求項２】 前記シール転動体と中心円形体の内、少
   なくともシール転動体を円筒体で形成していることを特
   徴とする請求項１に記載の回転形流体機械。
3. 【請求項３】 前記放射溝を２、３又は４本形成し、中
   心円形体をシール転動体と略同一径に形成していること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の回転形流体機械。