JPH02140485A

JPH02140485A - 回転ポンプ

Info

Publication number: JPH02140485A
Application number: JP29504788A
Authority: JP
Inventors: Hironori Tsuchikame; 土亀　弘徳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1990-05-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、可動ベーン型の回転ポンプに関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は回転子を特別の断面
形状とすることにより、回転子停止時の偏力による瞬間
的荷重負荷のため、シャフトが移動し振動や騒音の原因
となったり、あるいはシャフトが折損したり、あるいは
回転子停止時に吸込管と吐出管が連通して吸込管に逆流
するなどの不都合を解消した回転ポンプに関するもので
ある。

従来の技術可動ベーン型回転ポンプは、例えば第３図（イ）、（ロ
）、（ハ）及び（ニ）に示すようなものが用いられてい
る。この（ロ）型及び（ハ）型のものは、円筒状の外胴
の内部に円筒状の回転子が偏心位置で回転し、外胴内部
に形成された三カ月形の空洞部分にある空気を送り出す
ものであって、いずれも回転子が偏心して取り付けられ
ているので回転時の振動を免れず、また（イ）型及び（
ロ）型のものでは可動ベーンの追従に伴う回転時の振動
を免れなかった。また、（イ）型のものではエアパンチ
や可動ベーンの追従に伴う騒音を免れず、また（口）型
のものでは可動ベーンの追従に伴う騒音を免れなかった
。また、（ロ）型及び（ハ）型のものでは内面に常時充
分の油が塗布されている必要から排気に油煙を生じ、ま
た逆流防止のため付加部の取付けを要するという不利が
あった。さらに、（イ）型及び（ロ）型のものでは可動
ベーンの振幅を最大にした時の限界における排気量が小
さくなる不利があった。

また、（ニ）型のものでは、回転子の製造工程が多く煩
雑であり、真空ポンプとしての製造精度を確保するのが
難しく、長期間の使用により精度が変わりやすいという
欠点があった。

一方、歯車型回転ポンプや斜板型回転ポンプにおいては
、回転子軸は偏心していないが、歯車型はルーツ送風機
と同じく歯体相互のかみ合いを常に調整する手数を要し
、また斜板型は軸トラストにより軸方向の往復振動が激
しいという欠点があっｔこ。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来の可動ベーン型回転ポンプの
もつ欠点を克服し、回転子停止時の偏力による瞬間的荷
重負荷のため、シャフトが移動し振動や騒音の原因とな
ったり、あるいはシャフトが折損したり、あるいは回転
子停止時に吸込管と吐出管が連通して吸込管に空気や油
などの流体が逆流するなどの不都合を解消した回転ポン
プを提供することを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、前記の好ましい特性を有する回転ポンプ
を開発するために種々研究を重ねた結果、その回転子を
特別の断面形状とすることにより、その目的を達成しう
ろことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は、円筒状の外胴内に、断面輪郭が対
称な円弧を該円弧の端縁部において少なくとも該円弧を
含む円に内接する互いに対称な長円弧を端縁部とする曲
線で相互に接続した曲線で表わされるブロック状の回転
子を、その中心に設けた軸を支持して嵌合収容するとと
もに、外胴周面には直径方向に沿ってバネ等により付勢
され、常時先端を回転子周面に当接する一組の対称配置
された可動ベーンならびに各可動ベーンを挟んで内面に
開口する各吸込管及び各吐出管を付設してなり、かつ一
組の可動ベーンで区切られる一方及び他方の各外胴側の
各一組の吸込管と吐出管が同時に外胴内に連通ずること
のないように回転子の円弧部の大きさ及び吸込管と吐出
管の配設個所を設定してなる回転ポンプを提供するもの
である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の回転子としては、好ましくは前記長円弧を端縁
部とする曲線が全て長円弧で形成されたものが用いられ
る。このような回転子は、円弧部と長円弧部を主体とす
る回転子においては円形に成形する、両側を長円形に成
形する、円と長円との４個所の交点部を滑らかにすると
いう少なくとも７エ程を要するところ、円形に成形する
、両側を長円に成形するというわずか３工程で作成する
ことができるので好ましい。また、回転子として、長円
弧を端縁部とする曲線が一部長円弧であるも。

のち用いられる。また、回転子自体を軽くするため、回
転子内部に空洞部を設けてもよい。また、二組の吸込管
と吐出管は、前記の諸要件を満たせば適宜配設しうるが
、通常１８０°対称に配設される。

本発明の回転ポンプの１例を図面について説明すると、
第１図において１は外胴であって、従来のものと同じく
円筒の両端を密閉して左右軸受を設けた形状に作られて
いる。２は回転子であって、対称な円弧を該円弧の端縁
部において該円弧を含む円に内接する互いに対称な長円
弧で相互に接続した無端曲線で表わされる断面輪郭を有
するブロックとして作られ、その中心に設けられ左右に
突出する軸３を外胴ｌの軸受に支持して外胴ｌ内に嵌合
収容されている。次に４．４′は可動ベーンであって対
向する対称位置にそれぞれ配置され、外胴ｌを貫いて位
置する１枚の平板状に作られ、バネ５．５′等により付
勢されて常時、外胴ｌの直径に沿う方向に押送され、先
端を回転子２の周面に当接している。ざらに外胴ｌには
可動ベーン４，４′をほぼ対称に挟んで吸込管６，６′
、吐出管７．７′が二組各先端を外胴１内面に開口して
設けられている。さらに、回転子の円弧部の大きさが少
なくとも一組の吸込管と吐出管の各開口部を封止して胴
肉に連通させない位置をとることができるように設定さ
れている。

本発明ポンプにおける前記回転子の断面は、例えば以下
の計算式に基づいて設計することができる。

すなわち、第４図は、回転子の断面形状と、それが接す
る外胴内面の円形断面の関係を示す説明図であり、これ
は、上記円形断面の中心を原点としたｘ、ｙ座標により
表わされている。

回転子の断面は、（０，ｐ）、（０，−ｐ）をそれぞれ
長軸と短軸の交点とした２個の長円円弧とこれらの長円
に外接する外円円弧で形成されているから、外円の半径
をｒ１長円の長軸の長さを２ｂ。

短軸の長さを２　ａ　ｓ長円の短軸の頂点から外円まで
の距離をａとすると次の式が成立つ。

ｘ”＋ｙ”＝ｒ”　　　　　　　　　　（１）ａ−ｒ　
−Ｑ−ｐ　　　　　　　　　　　　　（３）そして、前
記のように外接する接点の一つＡ（ｘ＋、ｙυと原点を
結ぶ直線のＸ軸とのなす角をθとすれば、ｘ　、　＝　ｒｃｏｓθ　　　３’＋＝ｒｓｉｎθにな
る。

したがって、長円と円との接点Ａにおいては、となる。

他方において、この接点においては、円の接線ど長円の
接線の傾斜が一致しているから、（１）式の微分値ｄｙ
／　ｄｘ＝　−ｘ　／　’Ｉにおける接点のそれ、すな
わちｄｙ／　ｄｘ＝　−ｘ　＋／　Ｖ　ｒ　−−ｃｏｓ
θ／ｓｉｎθと、（２）式の微分値ｄｙ／ｄｘ＝　−ｂ
　”（ｘ　−ｐ　）／ａ”ｙにおける接点のそれ、すな
わちｄｙ／　ｄｘ−−ｂ　’（ｒｃｏｓθ−ｐ　）／　ａ　
”ｒｓｉｎθとは等しくなり、ＣＯＳθ／ｓｉｎθ＝−ｂ”（ｒｃｏｓθ−ｐ）／ａ”
ｒｓｉｎθすなわちｃｏｓθ＝　ｂ２（ｒｃｏｓθ−ｐ）／ａ”ｒ　　　　
　（５）となる。

（４）式と（５）式からａを消去すると、ｂ　”＝　ｒ
　（ｒ　−ｐｃｏｓθ）　　　　　　　　（６）となり
、また（５）式から、ａ　２＝　ｂ　”Ｃｒｃｏｓθ−ｐ）／ｒｃｏｓθ　　
　　（７）となり、（３）、（６）及び（７）式から、
ｐ　−Ｑｃｏｓθ（２ｒ　−１２）／　（ｒ　（１−ｃ
ｏｓθ）’　＋２Ｑｃｏｓθ）Ｃｇ）となるので、ｒとθを設定し、さらにＱを可動ベーンの
追従可能な範囲内において設定すると（８）式からｐが
定められ、このｒ１θ及びｐを用いて（６）式からｂが
定められ、このす、ｒ、　θ及びｐを用いて（７）式か
らａが定められる。

また、このような回転子を用いた本発明の回転ポンプの
排気ｆ（Ｑ　）は、式［式中ｎは回転数、Ｌは外胴内面の奥行、Ｓは回転ポン
プの内部空間の軸に対し直角である断面積であって、式％式％）（ただし、ｓｉｎθ’　＝　（ｒｃｏｓθ−ｐ　）／　
ａ　）で示される）］で表わされる。

発明の作用、効果本発明によれば、回転子２をその中心に設けられた軸３
を別の駆動機構に接続して回転させると、可動ベーン４
，４′を介して吸込管６，６′から各胴肉に形成される
空洞部に流体が吸入され、胴肉に吸入された流体は吐出
管７，７′から排出され、送給が行われるものであるが
、この場合、回転子２は偏心回転しないから、前記従来
の偏心回転による欠点はすべて解消され、いかに大型の
ものでも円滑に作動して故障が少なく、また可動ベーン
も従来の第３図（イ）に示す回転子θに設けられたもの
と異なり点検も容易である等多くの利点がある。

さらに重要なことは、本発明において、回転子は対称で
あり、可動ベーンも対称に配置され、かつ一組の可動ベ
ーンで区切られる一方及び他方の各外胴側の各一組の吸
込管と吐出管が同時に外胴内に連通ずることのないよう
に回転子の円弧部の大きさ及び吸込管と吐出管の配設個
所を設定しているので、川内の空洞部は左右対称に同形
状、同容積となることから、第２図（ａ）、（ｂ）、（
Ｃ）及び（ｄ）から明らかなように、吸入排出も円滑と
なり、特に回転子停止時にも左右等分の圧力としうるた
め偏力が生じず、従来のように偏力による瞬間的荷重負
荷のため、シャフトが移動し振動や騒音の原因となった
り、回転子と外胴（シリンダー）との間げきがなくなっ
て摩擦が生じたり、あるいはシャフトが折損したり、あ
るいは回転子停止時に吸込管と吐出管が連通して吸込管
に空気や作動油などの流体が逆流したりする欠点を解消
することができ、可動ベーンの圧接力、往復動も軽く作
ることができる。まｌ；、可動ベーンの最大許容振幅に
おける排出量が従来のものに比べて大きくなる。また、
本発明の回転ポンプを真空ポンプとして用いる場合内部
にほとんど油分を用いなくても作動可能である。また、
各一組の吸込管、吐出管を介して２個の装置、例えば真
空装置を作動させることができる。また、可動ベーンの
回転子２に接する先端を回転ロールに形成することによ
り、さらに円滑に作動させることができ、また前記した
ように折損等のおそれがないので、ＡＱ−プラスチック
系複合材料等を軸等に用いることができ、また装置全体
を硬質合成樹脂で作ることができるという顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転ポンプの一例を示す縦断面図、第
２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は本発明の回転
ポンプの作動状態を示す縦断面図、第３図（イ）、（ロ
）、（ハ）及び（ニ）は従来の装置の例を示す縦断面図
、第４図は回転子の断面形状の１例の設計方法を説明す
るための説明図である。図中符号ｌは外胴、２は回転子、３は軸、４．４′は可
動ベーン、５．５′はバネ、６，６′は吸込管、７．７
′は吐出管を示す。第１図

Claims

【特許請求の範囲】１　円筒状の外胴内に、断面輪郭が対称な円弧を該円弧
の端縁部において少なくとも該円弧を含む円に内接する
互いに対称な長円弧を端縁部とする曲線で相互に接続し
た曲線で表わされるブロック状の回転子を、その中心に
設けた軸を支持して嵌合収容するとともに、外胴周面に
は直径方向に沿ってバネ等により付勢され、常時先端を
回転子周面に当接する一組の対称配置された可動ベーン
ならびに各可動ベーンを挟んで内面に開口する各吸込管
及び各吐出管を付設してなり、かつ一組の可動ベーンで
区切られる一方及び他方の各外胴側の各一組の吸込管と
吐出管が同時に外胴内に連通することのないように回転
子の円弧部の大きさ及び吸込管と吐出管の配設個所を設
定してなる回転ポンプ。２　長円弧を端縁部とする曲線が全て長円弧である請求
項１記載の回転ポンプ。３　長円弧を端縁部とする曲線が一部長円弧である請求
項１記載の回転ポンプ。４　二組の吸込管と吐出管を１８０°対称に配設して成
る請求項１ないし３のいずれかに記載の回転ポンプ。