JPH04362204A - 非接触回転機械 - 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】本発明は一対のローターが互いに
非接触状態で同期的に互いに反対方向へ回転し合い、ポ
ンプや膨張機として機能する非接触回転機械に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本発明を理解する為に、先ず前記非接触
回転機械について説明する。図１に示される各種非接触
回転機械において図１（イ）から図１（ニ）までにおけ
る上段側のローターは、回転中心体６の外側に同心的に
固定された固定中空体３の外周面に密接しながら回転中
心体６と一体的に回転する羽根１を有しており（図１（
ニ）では下段側のローターも同様の構成となっている）
、下段側のローターと互いに非接触状態で同期歯車によ
って同期的に互いに反対方向へ回転し合う様になってい
る（代表として図１（イ）の側面図を描いた図１（ロ）
をも参照）。この場合、羽根１と一体構造となった羽根
側板２に回転中心体６を圧入などし、羽根１と回転中心
体６とが一体的に回転する様にしている。下段側のロー
ターはローター外周面が固定中空体３に密接する様にさ
れ、固定中空体３に欠円部５を形成し、面状に密接させ
てシール性を向上させるのが良い。上段側のローターの
線Ｃは下段側のローターの線ｌの先端部（点又は小さな
丸み）によって創成され、本発明に係わるこれらの非接
触回転機械はポンプ又は膨張機として機能するものであ
るが、ポンプとしての作用を逆とすれば（ローターは逆
回転）膨張機として機能するから、ポンプとして機能す
る場合を説明すると、通路９から作動室８内に吸入され
た流体はローターの回転に従って圧縮されながら開閉口
７が連通口４へ連通すると各々を介して回転中心体６内
へ吐出される様になっている。さて以上の様な非接触回
転機械においては図１（ロ）からも明らかな様に羽根１
は遠心力や流体の圧力による（等）分布荷重を受ける１
端固定の片持ばりと考えられ、羽根１の軸方向長をＬと
すると最大たわみδｍａｘはＬの４乗に比例する為、前
記Ｌを増すとδｍａｘは急激に増大し、羽根１の羽根外
周面とケーシング内周面との接触の危険が生ずるから、
前記Ｌを余り大きくする事はできず、従って大容量機の
製作は困難である。又、前記δｍａｘに相当する分だけ
羽根１の羽根外周面とケーシング内周面との間のシール
間隙を予め余分に見込まねばならず、漏洩損失が増大す
る上、前記Ｌを適度な長さにしたとしても回転速度を高
めると前記δｍａｘが増す為、余り高速回転できない欠
点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、羽
根１の最大たわみを小さく抑え、以って羽根１の羽根外
周面とケーシング内周面との間のシール間隙を縮小化し
て漏洩損失を減少させ、かつ高速回転が可能であり、大
型機も容易に製作できる様にするところにある。

【０００４】

【問題を解決する為の手段】本発明は従来の欠点を解決
する為に、回転中心体の外周面から突出しながら噛み合
い相手のローターのローター外周面に密接する円筒面を
羽根の軸方向中間位置に相当する回転中心体の部位に形
成すると共に前記羽根が前記円筒面から延びてくる様に
構成して前記羽根と回転中心体とを一体・結合させ、か
つ前記回転中心体に羽根の遠心力による前記円筒面のひ
ずみを減少させる補強部材を備え、更に前記羽根の両端
部側から固定中空体が各々延びてくる様に備えたのであ
る。

【０００５】

【実施例】図２（イ）は本発明による非接触回転機械の
一実施例で（図１（イ）のものに本発明を実施したが、
他のものにも同様に実施できる）、回転中心体６の外周
面（固定中空体３の内周面に密接する部分）から突出し
ながら噛み合い相手のローター（下段側のローター）の
ローター外周面に密接する円筒面１１を羽根１の軸方向
中間位置に相当する回転中心体６の部位に形成すると共
に羽根１が円筒面１１から延びてくる様に構成して羽根
１と回転中心体６とを一体・結合させ、更に羽根１の両
端部側から固定中空体３が各々延びてくる様に備えてあ
る。即ち、羽根１の軸方向中間位置で羽根１と回転中心
体６とが一体・結合しており、この部分ではＸ−Ｘ′断
面の如く羽根１の羽根側面（線Ｃ，Ｃ′）に連続する円
筒面１１（回転中心体６の外径より大）が形成され、こ
の円筒面１１が下段側のローターのローター外周面に密
接する事によって作動室内の流体をシールしているので
ある。Ｙ−Ｙ′断面とＺ−Ｚ′断面とは同一であり、挿
入間隙１０には固定中空体３が挿入され、この固定中空
体３が下段側のローターのローター外周面に密接する事
によって作動室内の流体をシールしているのである。更
にＸ−Ｘ′断面に示す如く羽根１の遠心力による円筒面
１１のひずみ（半径方向ひずみ）を減少させる補強部材
１２が回転中心体６に備えられている。この場合、補強
部材１２は回転中心体６の内周面に溶接（電気抵抗溶接
など）して固定されているが、図２（ロ）の如くボルト
状の補強部材１２を一方の羽根１を貫通する如く回転中
心体６内へ挿入して固定する様にしても良い。補強部材
１２は二点鎖線示の如くもう一方の羽根１まで貫通する
如く備えても良いが、挿入口１３は例えばテフロン等の
合成樹脂を埋め込んで、羽根１の形状を崩さない様にし
ておく。又、図２（ハ）の如く回転中心体６を鋳造で製
造する際、補強部材１２を鋳ぐるんで回転中心体６に固
定する様にしても良い（通常は羽根１と回転中心体６と
は鋳造によって一体成形物として製造するが、回転中心
体６に羽根１を溶接する事もある）。次に図２（イ）で
は流体は回転中心体６の一方の側から出入りする構成と
なっているが、図２（ニ）の如く両方の側から出入りす
る様にしても良い。流体は回転中心体６の両方の側から
出入りするから、補強部材１２は回転中心体６内を二分
割する隔壁の如く備える事ができる（必要あれば二点鎖
線示の如く小径の穴を形成しても良い）。非接触回転機
械を駆動したり（ポンプの場合）、発生動力を取り出す
（膨張機の場合）場合は同期歯車と噛み合う図示しない
歯車を介して行なう様にする。Ｙ−Ｙ′断面、Ｚ−Ｚ′
断面は図２（イ）と同じである。尚、連通口４，開閉口
７（図１（イ）参照）はＹ−Ｙ′断面，Ｚ−Ｚ′断面に
形成する事は言うまでもない（図２（イ）の場合も同様
）。ところで図２（イ）においてＨは外部配管へ接続す
る接続口具であり、接続口具Ｈと軸受との間には一般に
はオイルシールとカーボンリングパッキン等の軸封装置
が備えられ、７気圧用空気圧縮機を例にとると前記カー
ボンリングパッキンは３組位が普通であるが、図４（イ
）の如く回転中心体６の端部の外周面に密接しながらこ
れを囲む如く接続口具Ｈを備え、接続口具Ｈの内周面に
回転中心体６の外周面とが密接し合う部分の少なくとも
いずれか一方にラビリンス溝を形成すれば、軸封装置は
構造が簡単となり、コスト減となる（例えば前記カーボ
ンリングパッキンは２組で良い）。この場合、回転中心
体６の長さ自体は長くなるが、回転中心体６の端部を囲
む如く接続口具Ｈが備えられているので、非接触回転機
械の全長は長くはならない。又、低圧力比（１．５〜２
．０）の下で使用する場合は前記ラビリンス溝を形成す
る事により接続口具Ｈと軸受との間には軸封装置を省略
する事ができるが（但しオイルシールは必要）、図４（
ロ）の如くオイルシールに働く圧力を抜く圧抜き通路１
４は接続口具Ｈに形成すると、加工が容易となる。 以上は図１のものにも、更には図２（ニ）の右側の接続
口具Ｈ′にも同様に実施できる事は言うまでもない。

【０００６】

【発明の効果】本発明は従来に比し、次の様な利点があ
る。■本発明では羽根１と回転中心体６とは羽根１の軸
方向中間位置で一体・結合している為、羽根１の固定端
から自由端までの長さは短縮化され、羽根１の全長を従
来と同一とすれば最大たわみは格段に小さくなり、最大
たわみを同一とすれば羽根１の全長（ローター長）を長
くして容量を増大させる事もできる（大容量機が製作可
能）、又、羽根１の最大たわみを大幅に減少させる事が
できるから、高速回転させて容量を増す事が可能となる
。■固定中空体３も流体の圧力を受ける一端固定の片持
ばりと考えられ、本発明では固定中空体の固定端から自
由端までの長さは大幅に短かくなり、固定中空体３の長
さを従来と同一とすれば最大たわみは格段に小さくなり
、最大たわみを同一とすれば固定中空体３の長さを長く
して大容量機の製作を可能とするのである。■羽根１に
遠心力が働くと図３（イ）の如く回転心体６は引張られ
、円筒面１１はひずむ。本発明では図３（ロ）の如く補
強部材１２が備えらている為、円筒面１１のひずみは大
幅に減少する（回転中心体６は一種の曲がりばりであり
、ひずみ易いが、補強部材１２には単純な引張り力のみ
が作用し、極めてひずみにくい）。従って羽根１の羽根
外周面とケーシング内周面との接触の危険はそれだけ少
なく、高速回転させて容量を増す事ができる。又、結果
として漏洩損失が減少する効果も生まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各種非接触回転機械を示す図。

【図２】本発明による非接触回転機械を示す図。

【図３】羽根の遠心力による円筒面のひずみを説明する
図。

【図４】ラビリンス溝形成により軸封装置が簡素化する
事を説明する図。

【符号の説明】

１は羽根、２は羽根側板、３は固定中空体、４は連通口
、５は欠円部、６は回転中心体、７は開閉口、８は作動
室、９は通路、１０は挿入間隙、１１は円筒面、１２は
補強部材、１３は挿入口、１４は圧抜き通路、Ｈ・Ｈ′
は接続口具、Ｃ・Ｃ′は羽根側面を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　互いに非接触状態で同期的に互いに反
   対方向へ回転し合う一対のローターの内の少なくとも一
   方のローターが、回転中心体の外側に同心的に固定され
   た固定中空体の外周面に密接しながら前記回転中心体と
   一体的に回転する羽根を備え、作動室が前記固定中空体
   に形成された連通口及び前記回転中心体に形成された開
   閉口を介して前記回転中心体内へ連通する様に構成した
   非接触回転機械において、前記回転中心体の外周面から
   突出しながら噛み合い相手のローターのローター外周面
   に密接する円筒面を羽根の軸方向中間位置に相当する回
   転中心体の部位に形成すると共に前記羽根が前記円筒面
   から延びてくる様に構成して前記羽根と回転中心体とを
   一体・結合させ、かつ前記回転中心体に羽根の遠心力に
   よる前記円筒面のひずみを減少させる補強部材を備え、
   更に前記羽根の両端部側から固定中空体が各々延びてく
   る様に備えた事を特徴とする非接触回転機械。