JPH04337149A - 高性能流体機械 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体機械に関し、さらに
詳しくは、ポンプ、送風機、圧縮機、水力コンベア、空
気コンベア等の流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体機械は効率が悪いため、エネ
ルギー消費が大きかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は高効
率の流体機械システムを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の高性能流体機
械は原動機と、前記原動機により駆動される流体機械本
体と、前記原動機と前記流体機械本体との間に配置され
た複合型回転倍力装置を備え、前記複合型回転倍力装置
が同一回転軸上に配列された複数段の遊星機構を備え、
前記遊星機構がそれぞれ前記回転軸上に配置された小径
の駆動ギアと、前記駆動ギアよりも大径でこれと内接し
ながら自公転する偏心倍力ギアと、前記駆動ギアから分
離されて前記回転軸上に配置されたサンギアと、前記サ
ンギアよりも大径で前記回転軸上に配置されたインター
ナルギアと、前記サンギアと前記インターナルギアとの
間に配置されていて前記偏心倍力ギアよりも小径でこれ
と一体的に回転する遊星ギアとを備え、前記複数段のう
ちの前段の遊星機構の前記小径の駆動ギアが前記原動機
の出力により駆動され、前記前段の遊星機構の出力が前
記後段の遊星機構の駆動ギアに中間出力軸を介して連結
され、前記後段の遊機構の出力が前記流体機械本体を駆
動することを特徴とする。

【０００５】

【作用】この発明の高性能流体機械において複合型回転
倍力装置は、互いに駆動連結された複数段の遊星機構を
備え、前段の遊星機構が小径の駆動ギアに伝達された入
力トルクを駆動ギアよりも大径の偏心倍力ギアを介して
増幅させ、この増幅したトルクを上記偏心倍力ギアより
も小径でこれと一体的に回転する遊星ギアに伝達して従
動部に増大した出力を伝達し、この出力を後段の遊星機
構でさらに増幅するようにしたものである。

【０００６】

【実施例】以下、本発明による流体機械の望ましい実施
例につき図面を参照しながら説明する。図１は本発明に
よる流体機械のブロック図を示す。図１において、流体
機械本体１０は原動機１３により駆動され、原動機１３
の出力軸１３ａは複合型回転倍力装置１５の入力軸１５
ｂに連結されて出力軸１５ｃ′から増幅した出力が流体
機械本体１０の駆動軸１０ａに供給されるため、流体機
械本体１０のエネルギー消費が大幅に削減される。流体
機械本体１０は公知のポンプ、送風機、圧縮機、水力コ
ンベア、空気コンベアを含む。公知のポンプとしては回
転ポンプやピストンポンプからなる容積形ポンプと、密
閉したケーシングに羽根車を備えた非容積形ポンプから
なる。公知の送風機や圧縮機はターボ形や容積形のファ
ン、ブロアを含む。

【０００７】図２は図１の複合型回転倍力装置１５の具
体的構造を示す。図２において、複合型回転倍力装置１
５は１例として前段の遊星機構１９と後段の遊星機構１
９′とからなり、これらは相互に共通の回転軸上に配列
されたものとして示される。後段の遊星機構１９′の各
構成要素は前段のものと同一であるため、前段の構成要
素と同一のものには符号にアポストロフィ（′）を付け
てあり、説明の簡略化のために、以下前段の遊星機構１
９を代表して説明する。

【０００８】図２において、複合型回転倍力装置１５は
同一回転軸上において互いに連結されたケーシング１５
ａ、１５ａ′を備え、これらケーシングは互いに一定の
間隔をおいて配置された第１ラジアル・ウォール部材１
５ｄと第２ラジアル・ウォール部材１５ｆとを備え、中
間に第３ラジアル・ウォール部材１５ｅを有する。第１
ラジアル・ウォール部材１５ｄは入力軸１５ｂを回動可
能に支持し、第２ラジアル・ウォール部材１５ｆは最終
出力軸１５ｃ′を回動可能に支持し、第３ラジアル・ウ
ォール部材１５ｅは中間出力軸１５ｃを回動可能に支持
する。入力軸１５ｂおよび出力軸１５ｃ、１５ｃ′はと
もに同一回転軸上に配置される。入力軸１５ｂはケーシ
ング１５ａに収納された前段の遊星機構１９に連結され
、中間出力軸１５ｃはケーシング１５ａ′に収納された
後段の遊星機構１９′に連結される。

【０００９】前段の遊星機構１９は入力軸１５ｂにより
駆動される小径の駆動ギア２１と、駆動ギア２１に偏心
的に内接して駆動ギア２１の軸心の周囲を自公転する大
径の偏心倍力ギア２２とを備える。駆動ギア２１と同一
回転軸上にサンギア２４が配置され、これらは相互に分
離されている。インターナルギア２６はサンギア２４と
同心的に固定され、サンギア２４とインターナルギア２
６との間に複数の遊星ギア２８が配置されている。遊星
ギア２８はキャリア３０により回動可能に支持される。 本発明によれば、大径の偏心倍力ギア２２がこれよりも
小径の遊星ギア２８に輪軸関係にて連結軸２２ａを介し
て連結されて一体に回転する。遊星ギア２８は大径の偏
心倍力ギア２２により大きなトルクで駆動され、後述の
如く増幅した出力がサンギア２４から中間出力軸１５ｃ
を介して後段の遊星機構１９′に伝達される。キャリア
３０はその一端で偏心倍力ギア２２の連結軸２２ａを回
動可能に支持する。バランスウエイト３２は偏心倍力ギ
ア２２の回転運動に伴う振動を吸収するためにキャリア
３０の他端において偏心倍力ギア２２と同一平面内にお
いて、インターナルギア２６の外周の外側に延びていて
キャリア３０の外側で軸方向に延びる半円状突部３２ｄ
を備え、軸３２ａ、３２ｂその他の適当な固定手段によ
り支持されている。バランスウエイト３２はキャリア３
０と一体に形成しても良い。ケーシング１５ａ、１５ａ
′には潤滑油を入れて、この潤滑油に少なくとも偏心倍
力ギア２２の１部を接触させても良い。

【００１０】図３は図２の遊星機構１９の作用を説明す
るための基本原理図を示し、図３においてバランスウエ
イト３２はカーブ面３２ｃが１例として半円状のものと
して図示されている。

【００１１】図２、図３において、小径の駆動ギア２１
が入力軸１５ｂにより駆動されると、大径の偏心倍力ギ
ア２２は自転しながら、入力軸１５ｂの軸心の周囲を公
転する。このとき、偏心倍力ギア２２に連結軸２２ａを
介して遊星ギア２８が一体的に連結されているため、遊
星ギア２８は偏心倍力ギア２２によって小径の駆動ギア
２１のトルクよりも大きなトルクで回転し、この増大し
たトルクをサンギア２４に伝達し、サンギア２４の中間
出力軸１５ｃから後段の遊星機構１９′に増大した出力
を伝達する。後段の遊星機構１９′では駆動ギア２１′
に伝達された駆動力が偏心倍力ギア２２′を介して遊星
ギア２８′に伝達され、これと係合するサンギア２４′
を介して最終出力軸１５ｃ′に増幅した出力が伝達され
る。

【００１２】とくに図３において、インターナルギア２
６が固定され、キャリア３０を反時計方向に１回転させ
たときの各要素の回転数とトルクについて検討する。サ
ンギア２４、遊星ギア２８、インターナルギア２６、偏
心倍力ギア２２および駆動ギア２１の歯数をそれぞれ

【
００１３】Ｚ１＝１２、Ｚ２＝２４、Ｚ３＝６０、Ｚ４
＝５１、Ｚ５＝１５とし、サンギア２４、遊星ギア２８
、キャリア３０の回転数をそれぞれ

【００１４】ｎ１、ｎ２、ｎ３とすると、これらは次式
で求められる。

【００１５】

【数１】 ゆえにサンギア２４は反時計方向に６回転、遊星ギア２
８は時計方向に１．５回転する。

【００１６】遊星ギア２８が１・５回転するとき、偏心
倍力ギア２２も１．５回転している。偏心倍力ギア２２
が１回転するとき、駆動ギア２１の回転数

【００１７】
ｎ４は次式から求められる。

【００１８】

【数２】

【００１９】遊星ギア２８と偏心倍力ギア２２が１・５
回転するときの駆動ギア２１の回転数

【００２０】ｎ５は次式で求められる

【００２１】

【数３】 したがって、駆動ギア２１が１回転するときのサンギア
２４の回転数

【００２２】ｎ１′は次式で求められる

【００２３】

【数４】 すなわち、駆動ギア２１が１回転するとき、サンギア２
４は１．１８回転する。

【００２４】いま、駆動ギアが１５ｋｇ・ｃｍのトルク
で回転されるとする。このとき、偏心倍力ギア２２、遊
星ギア２８、サンギア２４および駆動ギア２１の半径を

【００２５】Ｒ１＝５．１ｃｍ、Ｒ２＝２．４ｃｍ、Ｒ
３＝１．２ｃｍ、Ｒ４＝１．５ｃｍとすると、遊星ギア
２８の外周に

【００２６】

【数５】 の力が作用する。この力Ｐ２はサンギア２４に作用する
ため、サンギア２４のトルク

【００２７】ＴＳは次式で求められる

【００２８】

【数６】

【００２９】駆動ギア２１が１５ｋｇ・ｃｍのトルクで
、１分間に１５００回転するときの動力

【００３０】Ｍ
１は次式で求められる。

【００３１】

【数７】

【００３２】このとき、サンギアは２５．５ｋｇ・ｃｍ
のトルクで、１分間に

【００３３】

【数８】 で回転するので、この場合の動力

【００３４】Ｍ２は次式で求められる

【００３５】

【数９】 よって、出力の増幅率

【００３６】Ｓは次式で求められる

【００３７】

【数１０】

【００３８】このように、前段の遊星機構１９によって
入力軸１５ｂに加えられた入力は２倍に増幅されて中間
出力軸１５ｃを介して後段の遊星機構１９′の駆動ギア
２１′に伝達される。後段の遊星機構１９′は前述した
態様で入力を２倍に増幅するため、最終出力軸１５ｃ′
にはもとの入力の４倍に増幅された出力がとり出される
。後段の遊星機構１９′は前段の遊星機構と同一なので
詳細な説明は省略する。

【００３９】原動機１３の出力は複合型回転倍力装置１
５によって複数段で数倍に増幅されて出力軸１５ｃ′か
ら流体機械本体１０に伝達される。したがって、流体機
械の効率および性能は著しく改善され、原動機１３の容
量は従来の数分の１以下に近づけることができ、原動機
のエネルギー消費を大幅に削減できる。

【００４０】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明によれ
ば流体機械本体と原動機との間に複合型回転倍力装置を
配置することにより高性能流体機械を提供することがで
きる。実施例においては、各回転要素ならびに固定要素
はギアからなるものとして説明されたが、ギアの代わり
にローラ等の回転要素で構成しても良いことは明らかで
ある。実施例において、遊星ギアはサンギアとインター
ナルギアとに直接係合するものとして示したが、個々の
遊星ギアがサンギアに係合する第１遊星ギアとインター
ナルギアに係合する第２遊星ギアとにより構成し、第１
、第２遊星ギアをそれぞれ係合するように構成しても良
い。さらに、回転倍力装置の出力は遊星機構のサンギア
からとり出すものとして示したが、遊星ギアを連結する
キャリアからとり出しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流体機械の望ましい実施例のブロ
ックである。

【図２】図２は図１の複合型回転倍力装置の基本構造図
である。

【図３】図２の構造の作用を説明するための基本原理図
である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　　　流体機械本体１３　　　　　
　　　　　原動機 １５　　　　　　　　　　複合型回転倍力装置１９、１
９′　　遊星機構 ２１、２１′　　駆動ギア ２２、２２′　　偏心倍力ギア ２４、２４′　　サンギア ２６、２６′　　インターナルギア ２８、２８′　　遊星ギア ３０、３０′　　キャリア ３２、３２′　　バランスウエイト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原動機と、前記原動機により駆動され
   る流体機械本体と、前記原動機と前記流体機械本体との
   間に配置された複合型回転倍力装置を備え、前記複合型
   回転倍力装置が同一回転軸上に配列された複数段の遊星
   機構を備え、前記遊星機構がそれぞれ前記回転軸上に配
   置された小径の駆動ギアと、前記駆動ギアよりも大径で
   これと内接しながら自公転する偏心倍力ギアと、前記駆
   動ギアから分離されて前記回転軸上に配置されたサンギ
   アと、前記サンギアよりも大径で前記回転軸上に配置さ
   れたインターナルギアと、前記サンギアと前記インター
   ナルギアとの間に配置されていて前記偏心倍力ギアより
   も小径でこれと一体的に回転する遊星ギアとを備え、前
   記複数段のうちの前段の遊星機構の前記小径の駆動ギア
   が前記原動機の出力により駆動され、前記前段の遊星機
   構の出力が前記後段の遊星機構の駆動ギアに中間出力軸
   を介して連結され、前記後段の遊星機構の出力が前記流
   体機械本体を駆動することを特徴とする高性能流体機械
   。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記複数段が第１
   および第２段からなり、前記第１段の遊星機構が前記駆
   動ギアに連結された入力軸と、前記第１段の前記サンギ
   アと前記第２段の前記駆動ギアとに連結された前記中間
   出力軸を備え、前記第２段の遊星機構が前記第２段のサ
   ンギアに連結された最終出力軸を備えたことを特徴とす
   る高性能流体機械。
3. 【請求項３】　　請求項２において、互いに間隔をおい
   て配置された第１および第２ラジアル・ウォール部材と
   前記第１および第２ラジアル・ウォール部材間に配置さ
   れた第３ラジアル・ウォール部材とを有するケーシング
   を備え、前記第１段の遊星機構が前記第１および第３ラ
   ジアル・ウォール部材間に配置され、前記第２段の遊星
   機構が前記第２および第３ラジアル・ウォール部材間に
   配置されたことを特徴とする高性能流体機械。
4. 【請求項４】　　請求項３において、前記第１ラジアル
   ・ウォール部材が前記入力軸を回動可能に支持し、前記
   第２ラジアル・ウォール部材が前記最終出力軸を回動可
   能に支持し、前記第３ラジアル・ウォール部材が前記中
   間出力軸を回動可能に支持したことを特徴とする高性能
   流体機械。
5. 【請求項５】　　請求項２または３において、前記第１
   および前記第２段の遊星機構がそれぞれ前記遊星ギアと
   前記偏心倍力ギアを回動可能に支持するキャリアを備え
   、前記キャリアが前記偏心倍力ギアの回転振動を吸収す
   るためのバランスウエイトを有することを特徴とする高
   性能流体機械。