JPH04500111A - 回転式容積形機械 - 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】 回転式容積形機械 技術分野 本発明は機械工学に関し、より詳しくは回転式エキスパンション機械に関する。

発明の背景 カム形の端面と軸とを有するローターを内蔵したケーシングを備える流体的翼板 機械（ＳＵ、Ａ、８１９３６３）は公知である。ケーシングにはばねの作用を受 けて軸線方向に移動するように半径方向に延びた翼板を収容する溝が設けられて いる。駆動モータによってローターが回転すると、ローターのカム端面を常時押 圧する翼板は往復運動して圧力量と吸引作用室の規則正しい変化を行なう。翼板 はこれらの作用室を分割し、作用室の最大容積に対する使用流体容積の比率であ る体積効率は翼板の端面とローターのカム端面間のシーリングの性質によって決 まる。しかし翼板の狭い端面に効果的なシール材を設けることは難しい。従って この従来機械の体積効率は比較的低い。

また回転式容積形ポンプ（ＳＵ、Ａ、８７７１２９）が公知である。この容積形 ポンプは翼板の外面がつがい合った内側球状面を有するケーシングを備える。翼 板には互いにある角度をなして該翼板の対称軸線に沿って延びた動力取出し軸が 設けられている。

また、直径面上を延びかつ外面がケーシングの内面につがい合った仕切りを備え る。仕切りの直径面には、翼板の支持部材と溝内に収容されたシール材が設けら れている。この機械は体積効率が向上している。そのわけはケーシング内側の直 径と同一の直径を有する作用室の有効容積が増加するためである。しかし作用室 の有効スペースの一部を占めるシール材を設けると体積効率を増加する可能性が 低下する。また直径面のシール線が長くかつ極めて複雑なので信頼性のあるシー ルをすることは難しい。

発明の要約 本発明は、作用室の有効容積を増加し、翼板、仕切りと球状ケーシングの内側表 面とが互いにつがい合う線の長さを減少させることによって体積効率が向上した 回転式容積形機械の提供を目指したものである。

上記を達成する本発明は、ローターを収容する球状の内部空間を有するケーシン グを備えた回転式容積形機械であって、上記ローターは、球状の内部空間の中心 の周りを回転するように設けられかつ互いに独立した一対の区画室を画定する円 板状の仕切りと、仕切りの両側において互いに直角な二つの平面上に延びるよう に上記仕切りに種薯されて仕切りとケーシングの内側球状面との間にシールされ た可変容積の作用室を画定する一対の翼板とを備え、夫々の翼板は夫々の動力取 出し軸に固着され、該動力取出し軸の軸線が互いにある角度をなして延びると共 に球状の内部空間の中心で互いに交差したものにおいて、本発明によれば、円板 状仕切りは連続体であって各翼板に対する植着連結部は、円板状仕切りの直径方 、向に延びた円柱状突起と、翼板の端部に設けられて該円柱状突起とつがい合っ た凹所とで形成され、仕切りの両側の円柱状突起の軸線が同一平面上に延びた回 転式容積形機械である。

仕切り両側面に軸線が同一平面上に延びかつ、仕切りの中心において互いに直交 する円柱状突起を設け、また夫々の翼板の端面に該円柱状突起とつがい合う凹所 を設けると、円柱状突起の表面に該凹所が相当な領域に亘って交接するので、つ がい合った面間に軟質詰物（撚りかけもの、紐状、組織等）、機械的シール材等 の効果的なシール材を設けることができ、これらのシール材は作用室の有効容積 を減少させることがない。機械寸法を増加せずにシール性が向上しかつ作用室の 有効容積が増大するので、体積効率が向上する。

翼板の端面の直径的に対応した位置に突起が設けられ、上記突起の設置領域内の 凹所の円弧長が凹所の残りの領域内の円弧長よりも大きく、また仕切りには、上 記の突起を収容するように該突起の設置領域に凹みが設けられると好都合である 。

翼板と仕切り間の上記の構造の回動継手は永久的な保合が可能であり、また信頼 性のあるシールが得られる大きな保合表面を提供する。

図面の簡単な説明 添付図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。

図１は本発明にかかる回転式容積形機械の斜視図、図２はローターと作動室の３ 次元位置を示す概略図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明にかかる回転式容積形機械は球状ケーシングと球状ローターとを備えた回 転式機械に分類されるもので、図１及び図２に示す実施例は、回転式容積形ポン プ或いは回転式エキスパンション・エンジンとして使用することができる。以下 、本文では本発明にかかる回転式容積形機械をエキスノくンション・エンジンに 通用した場合について説明する。

本発明の回転式容積形機械はローターを収容する内部空間を有して半割体（図１ ）から形成された球状ケーシング１を備え、上記ローターは円板状仕切り２と動 力取出し軸５，５′に連結された翼板３．４とで形成されている。夫々の翼板３ ゜４は鋭角をなして交差した１対の平面によって画定された球の一部分であり、 １対の平面の交差線は核球の直径に沿って延びている。ケーシング１の内側球状 面６は仕切り２の外周面７と翼板３，４の外縁面８．８′とつがい合っている。

円板状仕切り２はケーシング１の球状の内部空間の中心の周りを回転するように 設けられ、該ケーシング内に互いに独立した１対の区画室を画定するものである 。

円板状仕切り２の両側面には翼板３，４が種薯されていて、両翼板３．４は類似 の扇形に形成され夫々球状外縁面８，８′と直径的な外面を形成する端面とを備 える。この翼板３．４は円板状仕切り２に対して互いに直交した二つの平面に存 在する。

仕切り２の両側面には直径方向に延びた円柱状突起９，９′が設けられ、該円柱 状突起９．９′の軸線ａ、ｂは両輪線ａ。

ｂと仕切り２とに亘って引かれた同一平面上を延びかっこの平面の中心で交差し ている。翼板３，４の端面に設けられた中低の円柱面を有する凹部１０　、１０ ’は夫々の円柱状突起９゜９′の表面につがい合っている。従って翼板３，４は 仕切り２の両側に延びるように設けられ、かつ動力取出し軸によって回転される と仕切り２に対して移動することが可能である。

動力取出し軸５．５′は互いにある角度をなして翼板３及び４の対称軸線に沿っ て夫々翼板３．４の外縁面８．８′に向って延び、ケーシングｌの孔を貫通して いる。ケーシング１は入口孔ＩＩ、出口孔１２　、１３、入口孔Ｉ４を備える。

仕切り２の外周面７、翼板３．４の外縁面８　、８’　、円柱状突起９゜９′の 表面、凹所１０　、１０’の中低状円柱面によって夫々の表面の全表面領域に亘 った交接部を形成して補助的シール材（不図示）の使用を可能ならしめ、それに よって翼板３，４及び仕切り２によって画定される可変容積の作用室１５　、１ ６　。

１７　、１８　（図２）の密閉性を向上させている。

図２は動力取出し軸５．５′の軸線ｃ、ｄを概略的に示し、これらの軸線ｃ、ｄ は互いに鈍角をなすと共に、仕切り２の平面に対して直角に該仕切り２の中心を 通る軸線ＯＯ′に対して鋭角をなして延びている。

翼板３．４の端面の直径的に向き合った部分に突起１９　、２０　。

２１　、２２を設けると好都合である。これらの突起内の凹所１０゜１０′の弧 長は該凹所１０　、１０’の残りの部分の弧長よりも長い。

これらの突起１９　、２０　、２１　、２２を収容するために仕切り２の該突起 に対応する位置には凹所２３　、２４　、２５に設けられている。

円板状仕切りと翼板とを組付けると突起１９　、２０　、２１　、２２が夫々の 凹所内に収容されて、翼板３，４を仕切り２の回動継手に保持する。

回転式容積形機械は以下のように作動する。組付けられた翼板３，４は仕切り２ に枢着されてケーシング１の球状内部空間に収容されたローターを形成する。図 ２は組付けられたローターを概略的に示す。図１．２を参照して本発明の詳細な 説明する。尚翼板３．４で画定された可変容積の作用室１５゜１６　、１７　、 １８は図２に示されている。図を簡略化するために図１にはケーシング１は示さ れていない。

蒸気、液体、ガス等の流体が入口孔１１の初期位置に供給され、かつ例えば作用 室１５と１８が該入口孔１１に連通していると、これらの作用室１５　、１８内 に形成された圧力は出口孔１３　、１４に連通した作用室１６　、１７内の圧力 よりも大きい。この圧力差によって仕切り２の側面に作用する力を生じて偶力の 作用軸線の周りに仕切り２を移動させる偶力が発生する。仕切り２の上記の運動 は仕切り２の円柱状突起９　、９’　、突起１９　、２０　。

２１　、２２、凹所１０を介して、動力取出し軸を回転させる翼板３゜４に伝え られる。仕切り２と翼板３．４との回転によって作用室１５　、１６　、１７　 、１８は入口孔に対して該作用室の位置を変え、作用室１５は出口孔１２と、作 用室１８は出口孔１３と、また作用室１６　、１７は入口孔１１　、１４と夫々 連通する。従って作用室１５　、１８内の圧力は作用室１６　、１７内の圧力よ り低くなり、仕切り２、翼板３，４、動力取出し軸５，５′に偶力が働らく。ケ ーシング１の入口孔１１　、１４の位置は、夫々の作用室に供給される流体の量 が最小となるように選らばれる。この意味で作用室に対する流体供給相は９０” ずらされている。仕切り２と翼板３．４との回転中に、ケーシング１の内側の球 状面とつがい合った表面７．８と突起９　、９’　、凹所１０　、１０’の互い に係合する表面と最終的なシール材とによって作用室１５　、１６　、１７　。

１８の良好なシールが得られる。

シール材は本発明の回転式容積形機械内の作用室の有効容積を占めることがなく 、直径面上のシール線は比較的短くかつ複雑なものではないので信頬性の高いシ ール性が得られる。

これらの利点によって機械の体積効率が向上する。

産業上の利用可能性 本発明を、蒸発性流体の内部エネルギを機械的仕事に変換する容積機械のような 回転式蒸発エンジンに使用すると最も有効である。

本発明はまた流体を圧縮したり送りだしたりする圧縮機、ポンプ、流体モータに 使用すると有効である。

国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ローターを収容する球状の内部空間を有するケーシング（１）を備えた回転 式容積形機械であって、上記ローターは、球状の内部空間の中心の周りを回転す るように設けられかつ互いに独立した一対の区画室を画定する円板状の仕切り（ ２）と、仕切り（２）の両側において互いに直角な二つの平面上に延びるように 上記仕切り（２）に固着されて仕切り（２）とケーシング（１）の内側球状面（ ６）との間にシールされた可変容積の作用室（１５，１６，１７，１８）を画定 する一対の翼板（３，４）とを備え、夫々の翼板（３，４）は夫々の動力取出し 軸（５，５′）に固着され、該動力取出し軸（５，５′）の軸線（ｃ，ｄ）が互 いにある角度をなして延びると共に球状の内部空間の中心で互いに交差したもの において、円板状仕切り（２）は連続体であって各翼板（３，４）に対する固着 連結部は、円板状仕切り（２）の直径方向に延びた円柱状突起（９，９′）と、 翼板（３，４）の端部に設けられて該円柱状突起（９，９′）とつがい合った凹 所（１０，１０′）とで形成され、仕切り（２）の両側の円柱状突起（９，９′ ）の軸線（ａ，ｂ）が同一平面上に延びたことを特徴とする回転式容積形機械。
2. ２．上記翼板（３，４）の端面の直径的に対応した位置に突起（１９，２０，２ １，２２）が設けられ、上記突起の設置領域内の凹所（１０，１０′）の円弧長 が凹所（１０，１０′）の残りの領域内の円弧長よりも大きく、また仕切り（２ ）には、上記の突起（１９，２０，２１，２２）を収容するように該突起（１９ ，２０，２１，２２）の設置領域に凹み（２３，２４，２５）が設けられた請求 の範囲１に記載の回転式容積形機械。