JPH11218086A - ベーン形流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ベーン形流体機械において、ベーンが摺動自在
にフリーになることなくケーシングやロータに接触せず
に回転し、完全無給油の構造をもったベーン形流体機械
を提供すること。 【解決手段】ベーン形流体機械で、ロータ４と駆動トル
クディスク６を同心に、更に該駆動トルクディスク、ロ
ータと同心で摺動する回転ベーン５を構成し、該回転ベ
ーンとケーシング内周、及び回転ベーンとロータベーン
溝４ａがどの回転角度においても微少隙間ｓ及ｔをあけ
て回転する構成とした。 【効 果】ベーンは摺動しないので半永久的に摩耗せ
ず、更に摩耗粉が発生しないのでクリーンな流体を確保
でき、部品点数も他の同性能の流体機械に比較しても少
なく、完全オイルフリーのベーン形流体機械となり、コ
スト安にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブロワや真空ポンプ
に用いられるベーン形流体機械のオイルフリー化に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からのベーン形流体機械は、ケーシ
ング中心に対して偏心したロータをケーシング内周に内
接させ回転し、ロータに設けた複数のベーン溝にベーン
を摺動自在に嵌入し、ロータの回転によって、その遠心
力でベーンが外方に振られ、ベーン先端がケーシング内
周に接触しながらロータと一緒に回転し、ベーン溝内を
出入し、円弧に構成された吸入空間を、吸入側から吐出
側へ容積を縮少しながら圧送する構成である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のベーン形流体機
械にあっては、ロータに設けた複数のベーン溝に摺動自
在にベーンを嵌入し、ロータ回転による遠心力で、ベー
ンの先端が強度の接触をしながらケーシング内周を摺動
する。更にベーンはベーン先端は勿論、ベーン溝との摺
動、又サイドカバーとの摺動等が起る。故にベーン及び
対摺動部品が早期に摩耗する。この事によって流体機械
自体の性能、機能の低下はまぬがれない。すなわち、ベ
ーンや対摺動部品の摩耗により早期の性能低下を起こ
す。又メタリックコンタクトによる運転音が大きく、騒
音が問題になる。更に潤滑油を全構成に介在しないと運
転できない構造である。

【０００４】又、オイルフリーとして構成するため、ベ
ーン材質を自己潤滑性材を使用する用例もあるが、この
用例もベーンの摩耗が先端は勿論、ベーンサイドにおい
ても著しく、発生した隙間が起す回転衝撃音も段々大き
くなり早期にベーンの交換を必要としている。性能の低
下と共に、摩耗粉が流体に混入し、オイルフリーとして
の実用に障害を及ぼすし、メンテナンス費用も増大する
等種々の課題を残している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題の解決を達
成するために、本発明はベーンを摺動自在にせずに、回
転ベーンとしてロータと同期回転する構成とすると共
に、回転ベーンはケーシング内周とロータのベーン溝と
は接触せずに回転し、ベーンが回転に伴ってロータ溝を
出入する構造をメカニカルに構成し、非自己潤滑性材に
てオイルフリーとできる構成を採用した。

【０００６】

【作用】前記した課題を解決するための手段に示したよ
うに、回転ベーンの摺動する内壁に嵌入し取付ける駆動
トルクディスクの端面をロータ側壁に固定し、ロータと
該、駆動トルクディスクの回転により、回転ベーンがラ
ジアル方向に、この駆動トルクディスクの側面を摺動移
動し、この時、ロータのベーン溝と回転ベーンの側面は
微少の隙間を保持できる構成にする。更に駆動トルクデ
ィスクと従動トルクディスクの回転構造によって、回転
ベーンの先端はケーシング内周に沿って、微少の隙間を
保って構成することができる。駆動、従動トルクディス
クはグリス溜と高温用のグリスの使用で完璧なグリス潤
滑ができ、且、ケーシング内周は、回転ベーンのベーン
の長さの半分を基準とした各回転角度に於けるＸ、Ｙ点
をプロットして連結した構成の内周円にしているので、
回転ベーン先端と該、内周円とはどの回転位置でも均一
の隙間を保ち、圧縮作用に充分な効果を発揮する状態を
保ち乍ら、円滑な回転運動が行えるようにしている。

【０００７】

【実施例】図１〜図５の必要図の参照による、実施例に
して構成を説明する。図１及び図２は本発明の駆動トル
クディスクと、従動トルクディスクによる実施例を示
す。図１、２に示される通り、１ケーシング内には２駆
動側サイドカバーを介して、１ケーシングと偏心に４ロ
ータを１０玉軸受で、回転自在に２駆動側サイドカバー
のボス部に嵌入している。６駆動トルクディスクと７駆
動軸は一体に構成され、キーにより４ロータのボス部に
固定嵌入している。５は回転ベーンで、５ｂ内壁摺動面
を内部に構成し、４ロータは５回転ベーンとｔの微少隙
間を保った、４ａロータベーン溝を設ける。６駆動トル
クディスクは６ａ駆動トルクディスク側壁を滑り嵌合
で、５回転ベーンの内部に構築する。５ｄは６駆動トル
クディスクの摺動端面で、５ｅの８従動トルクディスク
の摺動端面と相俟って、１ケーシングと５回転ベーン、
４ロータの４ａロータベーン溝の長手方向でｕの微少隙
間を回転保持する構成とする。１６、１９はグリス溜、
１７、２０はグリス補給孔である。

【０００８】５ａは従動トルクディスクガイドで、８従
動トルクディスクを５ｃガイド摺動面と、８ａ従動トル
クディスク摺動面で滑り嵌合にて装着し、５回転ベーン
と直角にＯ点で回転ベーンの後部中心点に構成する。９
は従動軸で８従動トルクディスクと一体に構成する。次
に図３により回転作動を説明する。（０゜）図で５回転
ベーンは、Ｘ線上に８従動トルクディスクはＹ線上にあ
る。（３０゜）図は７駆動軸により、４ロータを３０゜
左方向に回転させれば、９従動軸はＡ点を中心に８従動
トルクディスクと共に３０゜回転する。その際５回転ベ
ーンと５ａ従動トルクディスクガイドは、一体で構成さ
れているので、その中心線交点、（０゜）図におけるＯ
点は（３０゜）図ではＲ円周上のＤ点にくる。すなわち
Ｄ点が３０゜に於ける５回転ベーンの両先端の中心点と
なる。この時、６駆動トルクディスクはＯ点中心で回転
するので、図２における５ｂ内壁摺動面と６ａ駆動トル
クディスク側壁は摺動し、Ａ点、Ｏ点、Ｄ点も各々の位
置を確保する。同じく（４５゜）図では、５回転ベーン
の両先端中心はＲ円周上にＦ点となり円滑な回転を行
う。この様に（６０゜）〜（１５０゜）と、７駆動軸を
回転すれば５回転ベーンは、両先端の中心は、Ｒ円周上
をその角度に従って移動しながら図３に見る如く、１ケ
ーシングの内壁に接する構成で回転し、円弧状の吸入空
間を順次圧縮してゆく。尚、４ロータと６駆動トルクデ
ィスク、及び５回転ベーンは同心及び同期で回転するか
ら、４ａロータベーン溝における５回転ベーンとのｔの
微少隙間は変化せず、従って該、隙間は最少に構成でき
る。同様に５回転ベーンの両先端のＳ微少隙間も各回転
位置で変化しないので、この数値も回転上の最少値に構
成できる。又６駆動トルクディスク及び８従動トルクデ
ィスクには１６、１９グリス溜を設け、該、両トルクデ
ィスクの矩形部をグリス潤滑する。該、グリスは７駆動
軸端及び９従動軸端より補給できる構成にしている。両
トルクディスクのグリス潤滑面は、摺動面の摺動速度も
低く、且、広い摺動面積を保持しているので、高温対応
のグリスを供給することでグリス消耗の少ない完璧なグ
リス潤滑ができる。尚５回転ベーンを含油焼結金属で構
成すれば、更にグリス潤滑の信頼性が増大される。

【０００９】本発明の如く、５回転ベーンとしてメカニ
カルに４ａロータベーン溝内を出入して流体を圧送する
構成にあって、５回転ベーンの先端間寸法、すなわち図
４の２Ｌの寸法をもって常時、該、先端を１ケーシング
内周に沿って回転させるのは図５に示すような、従来の
ケーシングの如く、Ａを中心にＡ、Ｇ間のＭを半径に円
Ｎとした１ケーシングの内径では、回転ベーン先端とケ
ーシング内周は大きいＳ隙間が発生し、機械性能は保持
できない。すなわちケーシング内径は、回転ベーンの先
端長さを基準にして、各回転角度におけるＸ、Ｙ点をッ
プロットし連結した円構成でないと、ベーン先端隙間を
微少隙間で均一にすることはできない。この作画法につ
いて図４にて説明する。Ｏ点を中心として２Ｌが回転ベ
ーンのケーシング内径方向の全長である。ｍがケーシン
グとロータの偏心量とすれば回転ベーンの回転円周はＲ
となる。今回転ベーンが_α゜回転すれば、Ｏ点にあった
回転ベーン中心はＰ点にくる。その際のＺ点はｍｓｉｎ
_α゜＋Ｌとなる。又Ｗ点はＬ−ｍｓｉｎ_α゜で求められ
る。この時の座標Ｘ、ＹはＸ_ｚ＝（ｍｓｉｎ_α゜＋Ｌ）
ｃｏｓ_α゜，Ｙ_ｚ＝（ｍｓｉｎ_α゜＋Ｌ）ｃｏｓ（９０
゜−_α゜）又、Ｘ_ｗ＝（Ｌ−ｍｓｉｎ_α）ｃｏｓ_α゜、
Ｙ_ｗ＝（Ｌ−ｍｓｉｎ_α゜）ｃｏｓ（９０゜−_α゜）と
なり_α゜を０．５゜毎にＸ、Ｙ座標を求めて連結すれ
ば、Ｑケーシング内径が構成できる。

【００１０】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、回転ベーン
はメカニカルに回転するので、ケーシングと回転ベーン
先端、ロータのベーン溝と回転ベーン巾の各々は接触し
ないで回転できるから、構成される各隙間ｔ、ｓ、ｕは
膨脹等、回転に必要とする数値を加味した微少隙間とす
ることができる。すなわち微少の隙間を設けて係合でき
るのでベーンやその対応部品の摩耗がない。カーボンブ
レードのように摩耗粉が発生せずクリーンな流体が使用
できる。更に回転ベーンは半永久的な寿命のためランニ
ングコストを低減できる。駆動、従動トルクディスクは
摺動面積が大きく、故に、摩擦温度が上昇せず、耐熱グ
リスの使用によってグリスの流出もなく、関連部品の変
形、摩耗は起らない。又グリスの補給を可能としてい
る。流体作動部は完全無給油で摩耗粉のないオイルフリ
ーベーン形流体機械を構成することが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるベーン形流体機械の縦断面図。

【図２】図１のベーン形流体機械のＣ−Ｃ′矢視断面
図。

【図３】本発明に係わるベーン形流体機械の作動説明
図。

【図４】本発明に係わるベーン形流体機械のケーシング
内径加工図法。

【図５】従来構成のケーシング内周とベーン関連図法。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 駆動側サ
イドカバー ３ 従動側サイドカバー ４ ロータ ４ａ ロータベーン溝 ５ 回転ベー
ン ５ａ 従動トルクディスクガイド ５ｂ 回転ベー
ン内壁摺動面 ５ｃ ガイド摺動面 ５ｄ 駆動トル
クディスク摺動端面 ５ｅ 従動トルクディスク摺動端面 ６ 駆動トル
クディスク ６ａ 駆動トルクディスク側壁 ７ 駆動軸 ８ 従動トルクディスク ８ａ 従動トル
クディスク摺動面 ９ 従動軸 １０、１３ 玉軸
受 １５ 吸入口 １６、１９ グ
リス溜 １７、２０ グリス補給孔 ２１ 吐出口 Ｒ 回転ベーン中心円周 ｍ 偏心量 ｔ ベーン溝と回転ベーン隙間 Ｓ ケーシン
グ内径と回転ベーン先端隙間 ｕ 回転ベーン端面とサイドカバー隙間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング、サイドカバーと、ロータ
   及び回転ベーンと駆動、従動トルクディスクより成り、
   ロータはケーシングと偏心して駆動軸に組付けられて、
   該、駆動軸心で回転し、ロータのベーン溝に嵌入された
   回転ベーンは、偏心量ｍを直径としたＲ円周上を回転中
   心として、ロータ及び駆動トルクディスクと同期回転す
   ると共に、該、回転ベーン内面は両壁を、摺動面とした
   空間を構成し、駆動軸と一体とした駆動トルクディスク
   を、摺動面をもつ該、空間に滑り嵌合に装着し、駆動ト
   ルクディスクと従動トルクディスクによって構成される
   各回転角度によって、該、回転ベーンの先端はケーシン
   グ内径に沿って回転し、流体を円弧空間に吸入し、圧縮
   する構成を特徴とするベーン形流体機械。
2. 【請求項２】 ケーシング、サイドカバーとロータ及
   び回転ベーンと駆動、従動トルクディスクより成り、ロ
   ータは偏心して駆動軸に組付けられ、該、駆動軸心で回
   転し、ロータのベーン溝に嵌入された回転ベーンは、偏
   心量ｍを直径としたＲ円周上を回転中心として、ロータ
   及び駆動トルクディスクと同期回転する構成のベーン形
   流体機械にあって、ケーシング内径は、回転ベーン先端
   間寸法の半分ＬとＸ、Ｙ線の交点Ｏを基準として、Ｒ円
   周上の各回転角度において上円弧はＸ_ｚ＝（ｍｓｉｎ_α
   ゜＋Ｌ）ｃｏｓ_α゜、Ｙ_ｚ＝（ｍｓｉｎ_α゜＋Ｌ）ｃｏ
   ｓ（９０゜−_α゜）としたＸ、Ｙ値を、下円弧はＸ_ｗ＝
   （Ｌ−ｍｓｉｎ_α゜）ｃｏｓ_α゜、Ｙ_ｗ＝（Ｌ−ｗｓｉ
   ｎ_α゜）ｃｏｓ（９０゜−_α゜）とした同じくＸ、Ｙ値
   をプロットし、該、プロットを連結し円形としたことを
   特徴とするベーン形流体機械におけるケーシング。
3. 【請求項３】 回転ベーンの内部空間及びガイドの摺
   動面と嵌合する摺動面をもった駆動トルクディスクと従
   動トルクディスクにグリス溜を設け、回転ベーンと両ト
   ルクディスクをグリス潤滑で摺動、回転する構成とした
   ことを特徴とする特許請求範囲、請求項１記載のベーン
   形流体機械。