JP2002168180A - 揺動ベーン型ポンプ・アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 揺動ベーン形ポンプ・アクチュエータにおい
て、振り子式波力発電装置に必要な２５ＭＰ_ａ程度まで
耐圧性を高め、シール構造の信頼性を向上し、固定ベー
ン固定方法の合理化により製造コストを低減し、押しの
け容積がほぼ等しい船舶のラダー操作器用アクチュエー
タと波力発電用ポンプとの共用化を図り、ロボットアー
ムヒンジ用アクチュエータへの応用で小型化を図ること
である。 【解決手段】 揺動ベーン形ポンプ・アクチュエータに
おいて、ロータ側面１９を密封するためのリング状シー
ル１８の外側のロータ側面面積を零に近付けるシール構
造とする一方、固定ベーンはケース内面曲率と同じ円弧
面を有しほぼ全円弧面で接しながらケースに固定される
と共に、この円弧面の両端には内側に向かう圧力のみを
シールするシールを備え、固定ベーンがロータ外周面と
接する面の両端には外側へ向かう方向の圧力のみをシー
ルするシールを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明の揺動ベーン型ポンプとし
ての第一の利用分野は、振り子式波力発電装置であっ
て、その中でも波力により装置に加わる全エネルギーを
受け止める重要な役割を担う油圧ポンプである。この波
力発電装置では、波浪エネルギーから機械的な振り子運
動を生み出し、更にこれを油圧を介して高速回転軸運動
に変換して発電機を駆動している。この際の静油圧変速
機用ポンプとしては揺動ベーン型ポンプが最適である。
その理由はポンプ軸と振り子軸とを共通軸として構成で
き、カップリング装置を全く使用せず波浪エネルギーか
ら直接ポンプ駆動できるので、強度を必要とする伝動部
材に生ずる衝撃応力が著しく低下し、発電装置の耐久性
向上の決め手になっているからである。

【０００２】本発明の揺動ベーン型アクチュエータとし
ての第二の利用分野は、特に重い物を扱うロボットアー
ムのヒンジ部のアクチュエータである。近年数値制御に
よるロボットが目覚ましく発展してきて、数値制御方式
と相性の良い電動式のロボットが多く使用されている
が、唯一の難点は可搬重量があまり大きくできない点で
ある。一方の油圧式のロボットアームでは価格は高くな
るものの、比較的容易に重いものを搬送できる仕様とす
ることができる。本発明の揺動ベーン型アクチュエータ
は、高圧力での使用を可能とすることで、一層ロボット
アームヒンジ部への応用を好都合とする。

【０００３】本発明の揺動ベーン型アクチュエータとし
ての第三の利用分野は、最も単純な構造による信頼性の
高さと、コンパクトな容積に収まることによる実用性と
経済性の高さが期待できる、船舶用のラダー操作器の分
野である。

【０００４】

【従来の技術】従来の揺動ベーン型ポンプ・アクチュエ
ータは、シール構造が複雑となり完璧なシール作用を期
待できないために、油圧用に比較して桁違いに作動圧力
の低いエア機器と、特殊用途以外は殆ど使用されてこな
かった。エア用としては、今から３０年以上も前にアメ
リカのＸ．Ｌ．Ｏ社が、ベーン部分とロータ側面のゴム
シールを立体的に完全に一体化した形式を実用化してい
る。この形式ではエア用には使用できても、ロータ側面
とケーシング側板との摺動面シール機能が部分的に欠落
しているので、作動液圧力の高い油圧用途には信頼性が
欠けていたのであった。だが揺動ベーンの形式は最も単
純な機構で、コンパクトな容積に収まることから、完全
なシールの実現が見込めるならば、応用分野を広げるこ
とが可能であると考えられている。このような中で、本
発明者が深く係ってきた室蘭工大式波力発電装置テスト
プラント「ペンデュラ」では、作動液漏れが発生する恐
れのあるロータ側面のケース側板との接触面積を、零に
近付けることによってこの問題を解決し、振り子式波力
発電装置の要である油圧ポンプ装置における、波力の衝
撃に耐えて耐久性の課題を解決せんとするに当たり、揺
動ベーン型ポンプを使用することによって良好な結果を
得てきている。然し乍らその一方では、単純な円筒形状
ケースに固定ベーンをボルトで固定する際の取り付け部
分の強度不足を補うような、特別に強固なベーン取り付
け方法（特許第２５７３９０５号、揺動形ベーンポン
プ）を採用した結果、このポンプ製造コストの上昇を招
き、新しくスリランカでの振り子式波力発電装置の本格
的な実証プラント建設計画が具体化してきたことに伴
い、この揺動ベーン型ポンプのコスト低減の新たな問題
も発生してきた。ロータに揺動ベーンを固定するロータ
製造方法においても、作動液圧を高圧とする場合は取り
付け部分の強度不足が発生する問題があった。

【０００５】前記の波力発電に使用される揺動ベーン型
ポンプは、船舶用のラダー操作器に使用されている揺動
ベーン型アクチュエータと全く同一の機構である。従っ
て使用方法の相違によってポンプになったりアクチュエ
ータになったりするから、この形式の同一機構を揺動ベ
ーン型ポンプ・アクチュエータと称している。船舶ラダ
ー操作用の揺動ベーン型アクチュエータは、その押しの
け容積が一般的な機種の千倍程度であって波力発電用の
揺動ベーン型ポンプと接近しており、大量生産したポン
プ・アクチュエータを夫々の用途に使い分けることがで
きれば、量産効果による製造コスト低減を期待できる可
能性がある。然し、従来の技術では、揺動ベーン型アク
チュエータは前記の満足できるシール機構を実現できて
おらず、作動圧力は１０ＭＰａ程度以下であり、波力発
電用ポンプとしても使用可能とするには、最高使用圧力
を２〜３倍以上に高める必要があった。最近の油圧技術
では、ポンプを含む他の油圧機器も高圧化が一層進み、
２５ＭＰａ程度の圧力が標準的となっていて、揺動ベー
ン型アクチュエータだけが高圧化に乗り遅れ、機器の小
型化によるメリットを享受できていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する第一の課題は、振り子式波力発電装置の振り子が波
力から受ける動力を直接に受け止めるポンプとしての、
揺動ベーン型ポンプの耐圧性を高く維持したまま、製造
コストを抑えて波力発電装置そのものの経済性を高める
ことである。振り子式波力発電装置は、その普及に必要
な１ｋＷｈ当たり１０円以下の経済的な発電単価を、唯
一実現できる可能性のある最も優れた波力発電システム
である。世界の多くの波力発電研究者が取組んできた実
績があるＯＷＣ（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｗａｔｅｒ
Ｃｏｌｕｍｎ）波力発電装置と比較しでも、同一容量
の装置での比較において、装置重量が数分の一であっ
て、同一重量の比較では数倍の発電電力量となる高性能
だからである。これは波力からのエネルギー取得効率が
３倍以上であることも大いに与って力があるが、振り子
式波力発電装置の初期の問題点であった耐久性の不足
を、振り子軸とポンプロータとを直結し耐圧性を高めた
揺動ベーン型ポンプの発明によって解決してきた点も大
きく寄与している。これによって振り子板に働く波浪か
らの力が直接ポンプロータに伝わり、次いで油圧エネル
ギーに直接変換されるので、伝動部材等の強度が要求さ
れる部材に生じていた衝撃力の問題が解消したのであ
る。その結果本格的な実証プラント建設計画が提出され
る新たな段階になって、波力発電装置の経済性を一層高
める見地から、特別仕様である揺動ベーン型ポンプの経
済面からの見直しが必要となってきたのである。

【０００７】本発明の第二の課題は、船舶用ラダー操作
器に使用されている揺動ベーン型アクチュエータと、波
力発電装置に使用される揺動ベーン型ポンプとの共用化
が可能となるよう、揺動ベーン型アクチュエータの耐圧
性を大きく高めることで、製造コストの面ばかりでなく
その容積の小型化による経済性の追求を可能とすること
である。この課題は、船舶用に比較して押しのけ容積が
極端に小さくなるロボットアームヒンジ部の揺動ベーン
型アクチュエータにおいても、波力発電との共用化以外
は共通している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、これらの課
題を解決するために、先ずはロータ側面を密封するため
のリング状のシール部材の外側のロータ側面面積が、作
動液の漏れを招く通路となる点に着目し、耐圧性を損な
う原因を作り出すこの側面面積を零に近付けることで、
２０〜３０ＭＰａの高圧力にも耐え得る揺動ベーン型ポ
ンプ・アクチュエータの基本構造を構成すると共に、固
定ベーンはケース内面と同一の円筒曲面を有してボルト
だけではなくノックピンも併用してケースに固定される
ようにし、固定ベーンのケース固定面側の両端シール部
材は、内側に向かう方向の圧力を封止する一方、固定ベ
ーンのロータ外周面に接する側の両端シール部材は、内
側に向かう圧力は通過させる代わりに内側から外側へ向
かう圧力は封止するようにして、高圧作動油が固定ベー
ンに及ぼすラジアル方向の分力が増加することで、固定
ベーンをケースに押し付ける力による摩擦力を増大さ
せ、固定ベーンの固定手段の負担を減じ、耐圧性の高い
揺動ベーン型ポンプ・アクチュエータを容易に製造でき
るようにした。

【０００９】

【実施例】本発明の詳細は実施例を示す添付の図面を参
照しながら詳述する。図１は、本発明の揺動ベーン型ポ
ンプの応用例である、振り子式波力発電装置の主要部分
の断面を示している。右のａ図で示すように、矩形の断
面を有するケーソン１の内部は水室２が形成され、水室
２内部の海水中に大部分の断面を没する振り子板３は、
軸４によって揺動可能に支えられている。軸４は左右の
支持部１２により支持され、その一端は揺動ベーン型ポ
ンプ５の軸を兼ねており、振り子板３の揺動軸である軸
４との間のカップリング機構を一切有しないタフな軸構
造である。更に足場の悪い沿岸現場でのカップリング使
用時に発生する二本の軸の芯合わせ作業が全く不要であ
る。揺動ベーン型ポンプ５は、筒形ケース８とその両側
のサイドカバー１０及び１１で外形を構成し、左のｂ図
で示すように内部は軸４に固定されたロータ６と、この
ロータ６に強固に固定されている一対の揺動ベーン７
と、筒形ケース８の内面に強固に固定された一対の固定
ベーン９とによって４室の作動室を構成している。４室
の作動室は振り子板３、軸４及びロータ６の揺動方向に
よって、容積が縮小する高圧室と容積が拡大する低圧室
が一対ずつ交互に切り替わって構成され、高圧室がポン
プ作用を担っている。このような振り子式波力発電装置
では、ケーソン１により形成される水室２は一端は波浪
を受け入れるように海面に向かい開口し、他端は定常波
を生ずるように入射波を反射する垂直な壁となってい
る。振り子板３はこの定常波の節になる位置に釣り下げ
られ、波力の上下動による位置エネルギーが零となる代
わりに、水平方向の運動エネルギーが倍加している定常
波の節位置での水平往復流により、加振されて振り子運
動を行っている。この振り子運動は軸４を介して揺動ベ
ーン型ポンプ５を駆動するので、ポート１４から作動液
の往復流が取り出せる。この作動液の往復流は、整流回
路を通過させて一方向流れにして油圧モータに供給し、
発電機駆動を行う。この揺動ベーン型ポンプ５の支持部
１２では、球面形状を備えた部分があり、台１３の取り
付け面精度を高精度とする必要性をなくしている。

【００１０】図２は本発明の揺動ベーン型アクチュエー
タを、船舶用ラダー操作器に応用した例を示す断面図で
ある。船尾に配置されるスクリュー１５と、さらにその
後流側に配置されるラダー１６とは、船舶を操船する上
で欠くべからざる重要な要素である。ラダー１６を固定
している軸４’は、前記の振り子式波力発電の例と同様
に、その上端は揺動ベーン型アクチュエータ５’の回転
軸を構成している。このアクチュエータ５’の機構はポ
ンプ５と全く同一である。筒形ケース８’の上下にはサ
イドカバー１０’及び１１’が固定されて、その外形が
形成され、ケース内部で軸４’に固定されているロータ
６’には一対の揺動ベーン７’が強固に固定されてい
る。筒形ケース８’の内面には一対の固定ベーン９’が
強固に固定されており、４室の作動室が構成されてい
る。ポート１４’に圧力の高い作動液が接続されると、
圧力の高い作動液に接続された作動室は容積を増大させ
る一方、低圧側の作動室は容積を縮小させる方向に揺動
ベーン７’を回動させる。揺動ベーン７’の回動はロー
タ６’、軸４’を同時に回動させてラダー１６の角度を
変化させ、操船が行われることになる。特に港湾の出入
り航路や海峡等では船舶の衝突を避ける機敏で正確な操
船が要求され、高い信頼性が要求される軸４’の系統に
おいて、カップリング装置による撓みや遊びは許容され
ない。船尾室への取り付けの際も、台１３’と支持部１
２’は球面形状部分があるので、その取り付け面精度を
軸４’の芯合わせ作業の一環として高精度に調整する必
要は一切ない。

【００１１】図１に示した揺動ベーン形ポンプと、図２
に示した揺動ベーン形アクチュエータとは機構は同一で
あり、使い方の相違に応じてポンプになったりアクチュ
エータになったりするので、仕様を同一としておくこと
ができるとすれば、同一量産品を使用目的に従いポンプ
とアクチュエータとに使い分けて、コスト削減に資する
可能性が見えてくる。この際の最大の障害は、船舶ラダ
ー操作器に使用される揺動ベーン型アクチュエータの耐
圧性が低い点である。そのために振り子式波力発電装置
のポンプと同一の耐圧性を揺動ベーン型アクチュエータ
に付与する必要がある。この実現には、ロータ側面をシ
ールするリング状シールの外側になる部分の面積を零と
する、波力発電における新技術を導入することで解決し
ている。

【００１２】図３はこのようなシール外側のロータ側面
面積を零に近付けるシール構造の一実施例の部分断面図
である。軸４’にはロータ６’が固定されており、ロー
タ６’には揺動ベーン７’が一体に形成されて、サイド
カバー１０’、及び１１’、筒形ケース８’により構成
される作動室は、ベーンシール１７’、リング状のロー
タシール１８’によって密封されている。従来のシール
構造はロータシール１８’が水平に取り付けられていた
ので、このシールよりも外側にあるロータ６’のベーン
寄りの側面から作動液が漏れる通路が残ることで、その
耐圧性を高めるにも限度があった。図示実施例ではロー
タシール１８’が斜めに取り付けられるようにすること
で、このロータ側面の作動液漏れの可能性を有する部分
の面積を極力なくし、耐圧性を高めることが可能となっ
た。図中の軸４’と平行な破線はロータ６’の外周面で
ある。

【００１３】図４は円筒形状のケース８の内面に固定さ
れる固定ベーン９の取り付け構造がより簡単になるよう
に改良した本発明の一実施例を、前記の特許第２５７３
９０５号の固定ベーンの固定構造と比較して示す断面図
である。上部は従来の固定ベーンの固定構造であり、下
部は本発明の実施例である。従来構造は、固定ベーン９
−１を、摺動面であるケース８の内面に切り込み部２８
を設けて組込んでいる。その切り込み部２８と固定ベー
ン９−１との接触面は、シール２９により高圧力から封
止した上で大気室３０内部を大気側に連通してある。固
定ベーン９−１のロータ６の外周面とのシールは、シー
ル３１によって行われている。これらの二箇所のシール
点を結ぶ線分ａ−ｂは、高圧作動室から固定ベーン９−
１が圧力を受ける際の実質的な受圧面を形成している。
線分ａ−ｂの中点をＰ_１とすれば、固定ベーン９−１に
作用する油圧力ベクトルＲ_１は、図示のように線分ａ−
ｂに対し直角な方向でＰ_１点に作用するものと考えるこ
とができる。この時ベクトルＲ_１の、切り込み部２８の
底面に平行な分力は切り込み部２８によって支えられ、
切り込み部２８の底面に直角な方向の分力は筒形ケース
８−１で支えられることになる。この結果、ボルト２３
−１に働くせん断力は僅かに過ぎなくなる。一般にボル
トに働く軸方向応力に対してはボルトは大きな耐力を有
しているが、せん断応力に対しては相対的に小さな耐力
しか有しない。図示の固定ベーン固定方法ではボルトに
無理な力は一切加わらず、その固定力は強固である。然
し乍ら、固定ベーン９−１の製造に当たっては、直方体
の鉄鋼ブロックを台形状にフライス加工して筒形ケース
の切り込み部２８に嵌合できる精度に仕上げ、ボルト２
３−１で筒型ケース８−１に固定した後に、内面側がロ
ータ外周面と同じ円弧面となるよう旋盤加工する。その
筒形ケースの切り込み部２８の加工と固定ベーンの再加
工は、波力発電や船舶ラダー操作での応用に必要な、押
しのけ容積が（５０〜２５０）×１，０００ｃｍ^３／ｒ
ｅｖ（市場の汎用機器の１，０００倍程度）の大容量で
あっては、極めて重い大きな部品の加工となるために、
少なからぬ加工費の上昇を避けられない。二枚の揺動ベ
ーンを有するロータの加工においても、同様に巨大部品
加工の共通の問題があるが、こちらの方はワイヤカット
放電加工機により、一つの工程で製品に近い形状にまで
加工できることから、この問題が緩和されつつある。従
って、製造コスト低減の目標となるのは、固定ベーン二
個を内面に強固に固定した円筒形状のケース全体の加工
である。

【００１４】本発明の最大の目的は、２５ＭＰ_ａ程度ま
で耐圧性を高めた揺動ベーン形ポンプ・アクチュエータ
を合理的な構造とすることによってコストダウン可能と
し、波力発電用と船舶ラダー操作用とに共用可能とする
ことである。本発明ではこのために前記の固定ベーンの
固定構造を見直すことによって、合理的な製造ができる
揺動ベーン形ポンプ・アクチュエータを実現しようとす
る。その基本構造は図４の下方に図示している。その技
術思想の基本は、大形部品の再加工をなくし、固定ベー
ンの固定ボルトに加わるせん断力を無理なく低減するこ
とである。図４の下方に図示する本発明の固定ベーンで
は、円筒形状である筒形ケース８−１の内面円弧と同一
の外面円弧を有する形状とし、ボルト２３−２とノック
ピン２４とを併用して固定ベーン９−２を筒形ケース８
−１に固定することとし、さらに固定ベーン９−２の四
隅にはそれぞれシールを設けて、受圧面を形成する線分
ｃ−ｄの傾きをより傾いた角度にすることで、その固定
強度を相対的に高めるようにした。ノックピン２４の圧
入方向はボルトと同じ方向だけでなく、せん断面積を増
加させるようにロータ軸方向に圧入することもできる。
受圧面の傾きの変化がどのような作用力の相違をもたら
すかを図上で説明すると、シール点で高圧力が封止され
るのでａ，ｂ，ｃ，ｄの各点を高圧境界点と考えること
ができ、線分ａ−ｂと線分ｃ−ｄの受圧面に加わる力を
比較すればよい。固定ベーンがケースに押し付けられる
力を比較すると、受圧面積の大きさは従来型のＸ_１に対
し本発明ではＸ_２となっている。この指標は固定ベーン
が油圧力によってケースに押し付けられる力の大きさの
比率を表しており、本発明の固定ベーン９−２の方が大
きな力でケースに押し付けられる。この結果ケース円周
方向の油圧力に対して、前記のケース押し付け力による
摩擦力が発生し、抵抗力となる。従ってノックピン２４
やボルト２３−２に加わるせん断力も摩擦力の増大分だ
け低減されて、余裕が生ずることになる。更に、本発明
の固定ベーン固定方法では、シール２０−Ｌ，シール２
０−Ｒにより内部側への圧力を封止しているので、ボル
ト等の固定位置は常に低圧位置となり、ボルト等の周囲
からの作動液の漏れが発生する可能性は殆どない。

【００１５】図４の上下に別けて図示された固定ベーン
のロータ外周側のシール３１と２１とは、形状が大きく
異なっている。その第一の理由は、シール性能の改善を
図る必要があるためである。ゴム等のエラストマー系シ
ールでは、高圧使用時には耐久性に問題が生じた。その
対策として硬質のシールを使用すると、今度は左右の作
動室の高低圧の切り替わり時に、シールの追随性が不十
分で応答遅れによる一時的な作動液漏れが発生した。本
発明ではその対策として一組のシールでの左右両方向の
シールではなく、一方の方向へのシール作用のみを受持
ち、他の方向へはシール作用を有しないシールを、背中
合わせに二組備えた構造としている。その詳細は図５に
図示してあるが、固定ベーンの取り付け方法の違いによ
って、筒形ケース８−１と比較した筒形ケース８−２で
は、揺動ベーン７が接する内径が同一であっても、その
最外径を小さくすることができる。

【００１６】図５は本発明の固定ベーン９−２のシール
構造の詳細を示す断面図である。固定ベーン９−２は静
止シールにより筒形ケース８−２との接触面のシールを
行い、摺動シールによってロータ６の外周面とのシール
を行う必要がある。図の下方の静止シールは左のシール
２０−Ｌと右のシール２０−Ｒとを備え、ロータ６の外
周面と摺動する上方のシールは左のシール２１−Ｌと、
右のシール２１−Ｒとを備えている。この内静止シール
はゴム製であり、その内面に向かう方向の圧力をシール
するが、摺動シールは特殊金属その他の硬質材質で製造
されている。このシール２１−Ｌとシール２１−Ｒとは
一方向のみのシール作用が可能で、逆方向のシール作用
はできない。この硬質材質によるシール作用は、ロータ
６の外周面との摺動面と、固定ベーン９−２のシール溝
面２７−Ｌ若しくは２７−Ｒとの接触面の圧接により実
現されている。このため、シールの内部側に向かう方向
の圧力に対してはシール作用はなく、逆方向の圧力に対
してのみシール作用を発揮する。図上で左側の作動室が
高圧である時は、左側のシール２１−Ｌは右側に押され
てシール溝面２７−Ｌの接触面から離れ、従って、作動
液の圧力は右側のシール２１−Ｒにまで及び、この右側
のシール２１−Ｒはロータ６の外周面とシール溝面２７
−Ｒとに圧接しているので、初期漏れ現象や応答遅れが
ない十分なシール作用を発揮する。反対の右方向からの
圧力は左側のシール２１−Ｌがシールすることになる。
ロータ６との圧接力は、ばね２６−Ｙによっても付与さ
れ、シール溝面２７−Ｌと２７−Ｒとの圧接力は、ばね
２６−Ｘにより付与されているから、ばねの圧接力が働
く方向への圧力に対しては応答遅れのないシール作用が
期待できる。このシール２１−Ｌとシール２１−Ｒと
は、組立ての際にもシールやばねが脱落しないように、
金具２２によって支えられている。金具２２はボルト２
５により固定ベーン９−２にしっかりと固定されてい
る。この固定ベーンのロータ外周面でのシール構造の改
良も、揺動ベーン型ポンプ・アクチュエータの耐圧性向
上に対し信頼性を高めることで役立っている。

【００１７】本発明の固定ベーンの固定方法の改善にお
ける、固定ベーン製造工程の簡易化について触れてみ
る。振り子式波力発電装置への応用を前提とした寸法を
採用すると、最初に外径８００ｍｍ、内径５３０ｍｍ、
長さ４００ｍｍ程度の極肉厚円筒の鉄鋼材料を正面旋盤
によって高精度に仕上げておき、次いでこれを鋸盤によ
って多数の固定ベーンの大きさに切断しておく。この切
断面をフライス加工によって加工し、高精度な最終形状
にまで仕上げることができる。その際には、シール溝加
工等も同時に行うことができる。このようにして出来上
がった固定ベーンは、ノックピン用の穴加工以外は、殆
ど筒形ケースへの取り付け後の再加工の必要はなく、筒
形ケースの内面への切り込み部加工の不要化と合わせ、
大型部品の加工工程の低減を実現している。

【００１８】最後にスリランカで建設予定の振り子式波
力発電装置用の揺動ベーン型ポンプの具体的な仕様を示
しておく。尚、船舶ラダー操作器との共用可能仕様であ
る。 押しのけ容積：２２５×１，０００ｃｍ^３／ｒｅｖ、耐
圧：２５ＭＰ_ａ 筒形ケース外径：１，０２０ｍｍ、筒形ケース内径：８
００ｍｍ ロータ外径：５３０ｍｍ、ベーン幅：４００ｍｍ、ロー
タ軸径：３２０ｍｍ ノックピン：１５ｍｍ（外径）；４００ｍｍ（長さ）；
２本（本数）；取り付け方法：固定ベーンと筒形ケース
との接触面に沿った軸方向に挿入

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、外径面が円筒形状の固
定ベーンを筒型ケース内面に合理的に強固に固定し、ボ
ルト周辺からの作動液漏れの恐れのない構造であり、従
来よりも少ない加工工程で製造することができ、製造コ
ストは少なくとも１５％低減することができた。波力発
電用の揺動ベーン型ポンプでは外径寸法は４０ｍｍ減少
することができた。この波力発電用ポンプの耐圧性を維
持してこれを揺動ベーン型アクチュエータ共用仕様とす
れば、船舶ラダー操作器に応用することができ、従来の
２倍の耐圧性を実現することができる。この結果、アク
チュエータの小型化のみならず、操作用油圧装置全体も
市販品の２５ＭＰ_ａの標準品が使用でき、油圧システム
全体としての合理化を図ることができる。空間的制約が
つきまとう船尾室内部で、外径寸法は３０％程度、重量
は１０％程度減少させることができる。船内操舵室のア
レンジメントもすっきりさせることができる。揺動ベー
ン型アクチュエータとして一般用途に近いロボットアー
ムヒンジに応用すれば、同様に耐圧性を２倍に高めるこ
とができ、特に重い物を搬送するロボットアームの軽量
化に役立つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の揺動ベーン型ポンプ・アクチュエー
タを、振り子式波力発電装置のポンプとして応用した場
合の正面断面図ａと側面断面図ｂである。

【図２】は本発明の揺動ベーン型ポンプ・アクチュエー
タを、船舶ラダー操作器のアクチュエータ用として応用
した場合の断面図である。

【図３】は本発明の一実施例としての揺動ベーン型ポン
プ・アクチュエータのロータ側面シール構造の断面図で
ある。

【図４】は、上半分を従来の波力発電装置の揺動ベーン
型ポンプにおける固定ベーンの固定構造を含む、揺動ベ
ーン型ポンプの断面として示し、下半分を本発明の一実
施例の固定ベーン固定構造を含む断面図として示す対比
図である。

【図５】は本発明の一実施例の揺動ベーン型ポンプ・ア
クチュエータにおける固定ベーンのシール構造の断面図
である。

【符号の説明】

１ ケーソン ２ 水室 ３ 振り子板 ４、４’軸 ５ 揺動ベーン型ポンプ ６、６’ロータ ７、７’揺動ベーン ８、８’、８−１、８−２ 筒形ケース ９、９’、９−１、９−２ 固定ベーン １０、１０’、１１、１１’サイドカバー １２ 球面形状を有する支持部 １３ 台 １４、１４’ポート １５ クリュー １６ ラダー １７ ベーンシール １８ リング状のロータ側面シール １９ ロータ側面 ２０−Ｌ，２０−Ｒ 定ベーンの静止シール ２１−Ｌ，２１−Ｒ 定ベーンの摺動シール ２２ 金具 ２３−１，２３−２ ボルト ２４ ノックピン ２５ ボルト ２６−Ｘ，２６−Ｙ ばね ２７−Ｌ，２７−Ｒ シール溝面 ２８ 切り込み部 ２９ シール ３０ 大気室 Ｘ_１ 従来の固定ベーンが筒形ケース内面に押し
付けられる受圧面の大きさ Ｘ_２ 本発明の固定ベーンが筒形ケース内面に押
し付けられる受圧面の大きさ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側板を備えた円筒形状のケースと、ケ
   ース内部で軸承されたロータと、このロータに強固に固
   定されている揺動ベーンと、前記ケース内面に強固に固
   定されている固定ベーンと、これらの各ベーンとケース
   で形成される作動室を密封するシール手段とを備えた揺
   動ベーン型ポンプ・アクチュエータにおいて、前記ロー
   タ側面を密封するためのリング状シールの外側のロータ
   側面面積を零に近付けるロータ側面シール構造を有する
   一方、前記の固定ベーンはケースの内面曲率に等しい外
   面曲率の円弧面を有しこのほぼ全円弧面において接触し
   ながらケースと固定される固定手段とともに、この円弧
   面の両端にはそれぞれ接触面内側に向かう方向にのみ作
   動油のシール機能を有するシールを備え、前記固定手段
   が設けられる接触面は常に低圧室側に位置することを特
   徴とする揺動ベーン型ポンプ・アクチュエータ
2. 【請求項２】 前記固定ベーンの前記ロータ外周面に接
   する内面の両端附近には、この内面の内部から外部に向
   かう方向への作動油のシール機能のみを有し、逆方向の
   作動油の漏れは許容するシールが設けられることを特徴
   とする請求項１に記載の揺動ベーン型ポンプ・アクチュ
   エータ