JPS6119802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転機械部分と空気若しくは油等の流
体との間においてエネルギーの伝達をなす流体圧
機若しくは流体原動機等の軸方向摺動翼型流体回
転機に関する。

〔従来の技術〕

一般に流体回転機は中空円筒状ケーシング内に
複数個の溝を有するロータを回転自在に介装し、
前記溝には板状のベーンを摺動自在に装着して構
成されるのであるが、ケーシングとロータとの軸
心が偏心して構成された形状のものが大半を占め
ている。しかしながら、この形式のものにおいて
は、流体圧がロータ回転軸と直角方向に作用する
ため、横荷重による軸受の摩耗その他の宿命的欠
点がある。このため上記横荷重の発生を避けるべ
くケーシングとロータとの軸心を同心としたいわ
ゆる軸方向摺動翼型流体回転機が提案されてい
る。

第２図はかかる軸方向摺動翼型流体回転機の一
例を示す部分断面図である。同図において１は中
空円筒状ケーシングであり、上下円筒面に各々流
体の吸入口２および吐出口３を有する。ケーシン
グ１内には軸４を固着したロータ５が同心かつ回
転自在に配置されている。ロータ５には軸方向に
複数個（８個）の溝６が穿設されており、板状の
ベーン７を摺動自在に収容している。次に８，９
は各々カム面１０，１１を有するカム部材であ
り、ケーシング１内にロータ５およびベーン７を
介して相対向して設けられている。カム面１０，
１１は、実公昭35―23855号に開示されているよ
うに、それぞれ円周方向に関して正弦曲線状に凹
凸しているとともに、両者間の間隔は常に一定に
保たれている。ベーン７の両端は常にカム面１
０，１１と摺接しているので、ベーン７はロータ
５の回転に応じ軸方向に前後運動する。これによ
り、カム面１０，１１とケーシング１の内面とロ
ータ５と回転軸４とベーン７とにより形成される
空間の体積は周期的に増減する。ロータ５の左右
は吸入口２および吐出口３と適宜連通している。
ケーシング１の両端には側板１２，１３が設けら
れている。

上記のような流体回転機を例えば圧縮機若しく
はポンプとして使用する場合には、まず軸４を介
してロータ５を回転させれば、上記空間は増減す
るので、流体は吸入口２より吸入され、高圧とな
つて吐出口３より吐出される。逆に流体原動機の
場合には、上記の逆の関係によりロータ５を回転
させて流体の有するエネルギーをロータ５に伝達
するのである。

このようにカム曲面が正弦によつて形成された
流体回転機は、ベーンの軸方向の移動をムラなく
極めて円滑に摺動せしめる点で優れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、180゜位相をずらした二つの正弦曲
面間の軸方向の間隔は、任意の点においてはそれ
ぞれ同一間隔であるが、ある幅をもつたベーンが
二つの正弦曲面に接する場合にはその幅が大きい
程部分的に大きな隙間が生じることになる。この
ため、第３図に示すようにベーン７の両端を尖鋭
とすることが考えられるが、この尖鋭部は摩耗し
やすく、高圧流体の漏洩現象を惹起する。また第
４図示すように、ベーン７を分割して間にばね１
４を介装し、ベーン７の両端を曲面状としてカム
面１０，１１との接触面を広くしようとする提案
もあるが、ばね１４がベーン７端面にかかる圧力
を上まわる拡張力を有する必要があるのみなら
ず、溝６を介して高圧側から低圧側に流体圧が漏
洩するのを防止する点で必ずしも好ましくない。

従つて、本発明の目的は上記のような従来の流
体回転機に存する欠点を解消し、流体圧の漏洩現
象を完全に阻止すると共に、ベーンの摺動部分の
摩耗を減少した軸方向摺動翼型流体回転機を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の軸方向摺動翼型流体回転機は、中空円
筒状ケーシングと、軸方向の複数個の第一の溝を
有するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ロ
ータの各第一の溝に摺動自在に収容されるベーン
と、前記ベーンの軸方向端部にそれぞれ接するカ
ム面を有する一対のカム部材とを有し、前記ベー
ンは曲面状の両端部を有し、前記カム面は前記曲
面の中心が周期曲線上を移動したときに得られ
る。包絡線により形成されていることを特徴とす
る。前記ベーン端部の曲面は好ましく円弧状であ
り、前記周期曲線は好ましくは正弦曲線である。

〔作用〕

本発明においては、カム面はベーン端部の曲面
の中心が周期曲線を移動したときに得られる包絡
線により形成されているので、ベーン端部の曲面
状端部はカム面上を摺動するとき常に１点で接し
ている。これにより流体の漏洩が防止できる。ま
た、接点がベーン端面上をくまなく移動するため
に、ベーンの摩耗も極力小さくすることができ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明す
る。

第１図は流体回転機の回転軸から半径方向に任
意の距離だけ離隔した位置におけるカム面１０，
１１の展開図である。ベーン７は厚さがｔであ
り、中心点Ｏ，O′間の距離がＴであり、中心点
Ｏ，O′を中心として半径Ｒの円弧からなる端部
７ａ，７ｂを有する形状である。中心点Ｏ，
O′は正弦曲線１５，１６上を移動するようにな
つている。従つて、正弦曲線１５，１６の軸方向
間隔１７は常にＴと一定である。

正弦曲線１５，１６上を移動する半径Ｒの円に
より形成される包絡線がカム面１０，１１であ
る。このような形状のカム面１０，１１をベーン
７が移動するが、ベーン７の端面７ａ，７ｂは必
ず包絡線１０，１１と１点で接する。ここでベー
ン７の１周（θ＝360゜）のうち、ベーン端面７
ａ，７ｂと包絡線１０，１１との接点の動きにつ
いて観察する。ベーン７は左右対称であるので、
図中上側の端部７ａのみについて検討するが、端
部７ｂについても同様である。θ＝90゜のとき、
接点１０ａは端面７ａの右端に位置する。θが90
゜を越えると、接点１０ａは端面７ａ上を左に移
動し、θ＝180゜に達すると接点１０ａは端面７
ａの中央にくる。さらにθが大きくなると接点１
０ａは左に移動し、θ＝270゜のときに接点１０
ａは端面７ａの左端に達する。θがさらに大きく
なると接点１０ａは右端に向けて移動する。この
ようにベーン７の端面７ａ，７ｂは常にカム面１
０，１１と１点で接するのみならず、接点は端面
７ａ，７ｂ上をくまなく移動するので、流体密封
作用に優れているとともに摩耗も少ない。

なおベーン７の厚さｔは理論的にはｔ≦2Rの
関係を満たしていればよい。

第５図にベーン７の形状とカム面１０と関係の
一例を示す概略図である。簡単化のために、ベー
ン７の端面７ａの曲率半径をＲとし、厚みｔを
2Rとする。本実施例では、中心点Ｏが回転軸線
４ａから離隔するに比例して、半径Ｒは増大す
る。これによりベーン７の端面７ａはカム面１０
と半径方向長さに亘つて接する。またベーン７の
端面７ａを回転自在の円錐形ローラにより形成す
ると、カム面１０との接触において摩耗がなくな
る。さらに、中心軸２０と回転軸線４ａとの交角
βを１／２（π―α）とすると（αは円錐面の頂
角）、カム面１０，１１を回転軸線４ａに対して
直角にすることができる。

〔発明の効果〕

以上のような構成により、本発明は以下に示す
効果を有する。

(1) ベーンの端面とカム面とは常に１点（半径方
向では一線）で接しているので、高圧流体の圧
力漏洩を有効に防止できるとともに、抵抗が最
小である。これにより流体回転機の効率が向上
する。

(2) ベーンの端面とカム面との接点はベーン端面
上をくまなく移動するので、端面の局部的摩耗
を防止できる。これにより流体回転機の寿命が
長くなる。

(3) ベーンの端面とカム面とはいずれも曲面であ
るので、比較的緩やかに相互の間隔が狭まり、
油のくさび作用による油膜の形成が容易であ
る。

(4) ベーンの端面及びとカム面には鋭い角や不規
則な部分がないので、加工が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はベーンとカム面との関係を示す概略図
であり、第２図は軸方向摺動翼型流体回転機の部
分断面図であり、第３図はベーンの一態様を示す
概略図であり、第４図はベーンの別の態様を示す
概略図であり、第５図はベーンとカム面との関係
を示す概略図である。 １：ケーシング、５：ロータ、７：ベーン、
８，９：カム部材、１０，１１：カム面、１５，
１６：正弦曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空円筒状ケーシングと、軸方向の複数個の
   第一の溝を有するロータと、前記ロータの回転軸
   と、前記ロータの各第一の溝に摺動自在に収容さ
   れるベーンと、前記ベーンの軸方向端部にそれぞ
   れ接するカム面を有する一対のカム部材とを有す
   る軸方向摺動翼型流体回転機において、前記ベー
   ンは曲面状の両端部を有し、前記カム面は、前記
   曲面の中心が周期曲線上を移動したときに得られ
   る包絡線により形成されていることを特徴とする
   軸方向摺動翼型流体回転機。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の軸方向摺動翼
   型流体回転機において、前記ベーンの両端部が円
   弧状であることを特徴とする軸方向摺動翼型流体
   回転機。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の軸
   方向摺動翼型流体回転機において、前記周期曲線
   が正弦曲線であることを特徴とする軸方向摺動翼
   型流体回転機。