JP2009041395A - Rotating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水や空気など流体の持つエネルギーを回転エネルギーに変換するための回転装置に関する。 The present invention relates to a rotating device for converting energy of a fluid such as water or air into rotational energy.
従来より、流体のエネルギーを回転エネルギーに変換する回転装置(タービン)として、ベーンモーターが知られている。ベーンモーターは、簡単な構成からなり、流体の圧力を直接回転力に変換するため、小型でありながら大出力を得ることができる回転装置である。 Conventionally, a vane motor is known as a rotating device (turbine) that converts fluid energy into rotational energy. The vane motor is a rotating device that has a simple configuration and directly converts a fluid pressure into a rotational force.
例えば、特許文献1では、バネを用いたベーンモーターが開示されている。以下、バネを用いた従来のベーンモーターについて、図7を用いて説明する。ここで、図7は、従来のベーンモーターを説明するための図である。また、図7において、上段の図は、従来のベーンモーターを上から見た場合の俯瞰図であり、下段の図は、俯瞰図に示す構造を直線aで切断した場合の断面図である。 For example, Patent Document 1 discloses a vane motor using a spring. Hereinafter, a conventional vane motor using a spring will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional vane motor. In FIG. 7, the upper diagram is an overhead view when the conventional vane motor is viewed from above, and the lower diagram is a cross-sectional view when the structure shown in the overhead view is cut along a straight line a.
図7に示すように、従来のベーンモーターとしてのタービン4は、内壁が円形のケーシング41(外筒部材)の中にローター42が偏心されて配置される構成からなる。ローター42には、複数のベーン(図7では、ベーン43a、43b、43c、43d、43e、43fの6枚)が収納されていて、各ベーン43a〜43fは、それぞれ対応するバネ(図7では、バネ44a、44b、44c、44d、44e、44f)によって押され、常にケーシング41の内壁と接触している。例えば、図7に示すように、ベーン43dはバネ44dによって押され、常にケーシング41の内壁と接触している。
As shown in FIG. 7, a turbine 4 as a conventional vane motor has a configuration in which a
吸入口45の部分の流体と排出口46の部分の流体とに圧力差が発生すると、各ベーン43a〜43fに「断面積×圧力」の力がかかり、その力がローター42の回転力となる。例えば、吸入口45の圧力が高くなった時、各ベーン43a〜43fに圧力がかかるが、ローター42の中心は、ケーシング41に対して偏心の位置にあるため、ローター42から突出している各ベーン43a〜43fの長さがそれぞれ異なり、従って、各ベーン43a〜43fにおいて力を受ける断面積も異なる。ローター42は、各ベーン43a〜43fにかかる力の回転方向成分の総和によって回転するため、図7に示す構成では、結果として反時計回りの回転を開始する。
When a pressure difference occurs between the fluid at the
すなわち、バネを用いたベーンモーターでは、バネを伸縮させてベーンを外筒部材の内壁に接することにより、流体のエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換している。 That is, in a vane motor using a spring, the energy of the fluid is efficiently converted into rotational energy by expanding and contracting the spring and bringing the vane into contact with the inner wall of the outer cylinder member.
ところで、上記した従来の技術は、ベーンおよび外筒部材の加工精度が低いと、流体のエネルギーの回転エネルギーへの変換効率が悪くなるという問題点があった。すなわち、ベーンおよび外筒部材の加工精度が低いと、ベーンと外筒部材との間に、数十μmから数百μmの隙間が生じ、この隙間から流体が漏れてしまうことから、流体のエネルギーの回転エネルギーへの変換効率が悪くなるという問題点があった。 By the way, the above-described conventional technique has a problem that the conversion efficiency of fluid energy into rotational energy deteriorates when the processing accuracy of the vane and the outer cylinder member is low. That is, if the machining accuracy of the vane and the outer cylinder member is low, a gap of several tens to several hundreds of μm is formed between the vane and the outer cylinder member, and fluid leaks from this gap, so the energy of the fluid There was a problem that the efficiency of conversion to the rotational energy of the deteriorated.
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、ベーンと外筒部材との間のシーリング性能を高め、流体の漏れを防ぐことにより、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる回転装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and improves the sealing performance between the vane and the outer cylinder member, and prevents fluid leakage, thereby rotating the fluid energy. An object of the present invention is to provide a rotating device that can improve the efficiency of conversion into energy.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に係る発明は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材と、前記外筒部材の内部に偏心されて配置された回転自在のローターと、前記ローターに対して突没自在に設けられたベーンと、を備え、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて前記ローターの回転に変換する回転装置において、前記ベーンは、当該ベーンの先端位置において、前記外筒部材の内壁に接する方向に折り曲げられるように配置される、柔軟な材質からなる薄い板状の部材である板状部材を有し、前記板状部材は、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差により、前記外筒部材の内壁に接触して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to claim 1 is an outer cylinder member having a fluid inlet and outlet, and a rotation arranged eccentrically in the outer cylinder member. And a vane provided so as to be able to project and retract with respect to the rotor. The pressure difference of the fluid between the suction port side and the discharge port side is received by the vane and converted into rotation of the rotor. In the rotating device, the vane includes a plate-like member that is a thin plate-like member made of a flexible material and disposed so as to be bent in a direction in contact with the inner wall of the outer cylinder member at a tip position of the vane. And the plate-like member is in contact with the inner wall of the outer cylinder member and isolates the suction port side from the discharge port side due to a fluid pressure difference between the suction port side and the discharge port side. It is characterized by.
また、請求項2に係る発明は、上記の発明において、前記板状部材は、前記ベーンの先端位置において、前記外筒部材の内壁に接する両方向に伸びるように配置されることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3に係る発明は、上記の発明において、前記ベーンは、当該ベーンの先端位置において、前記外筒部材の内壁に接する方向に折り曲げられるように配置される前記板状部材である第一の板状部材とともに、当該ベーンの上面位置において、前記外筒部材の内部上面に接する方向に折り曲げられるように配置される前記板状部材である第二の板状部材と、当該ベーンの下面位置において、前記外筒部材の内部下面に接する方向に折り曲げられるように配置される前記板状部材である第三の板状部材とをさらに有し、前記第一の板状部材、前記第二の板状部材および前記第三の板状部材それぞれは、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差により、前記外筒部材の内壁、前記外筒部材の内部上面および前記外筒部材の内部下面それぞれに接触して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶することを特徴とする。
Further, the invention according to
請求項1の発明によれば、ベーンは、外筒部材の内壁に接する方向に折り曲げられるように配置される、柔軟な材質からなる薄い板状の部材である板状部材を有し、板状部材は、吸入口側と排出口側との流体の圧力差により、外筒部材の内壁に接触して吸入口側と排出口側とを隔絶するので、加工精度が低い場合でも、ベーンと外筒部材との間の密着性を確保して、流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。すなわち、加工精度が低いためにベーンと外筒部材との密着が不十分な場合でも、流体の圧力差が発生すれば、その圧力差により、柔軟で薄い板が押されて外筒部材の内壁に密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。 According to invention of Claim 1, a vane has a plate-shaped member which is a thin plate-shaped member which consists of a flexible material arrange | positioned so that it may bend in the direction which touches the inner wall of an outer cylinder member, and is plate-shaped. The member contacts the inner wall of the outer cylinder member due to the difference in fluid pressure between the suction port side and the discharge port side to isolate the suction port side from the discharge port side. It is possible to secure close contact with the cylindrical member, reduce fluid leakage loss, and improve the efficiency of converting fluid energy into rotational energy. In other words, even when the vane and the outer cylinder member are not sufficiently adhered due to low processing accuracy, if a pressure difference occurs in the fluid, the flexible thin plate is pushed by the pressure difference and the inner wall of the outer cylinder member The high pressure side and the low pressure side can be reliably separated from each other to reduce fluid leakage loss, and the efficiency of converting fluid energy into rotational energy can be improved.
また、ベーンの先端に柔軟で薄い板があることにより、ベーンと外筒部材との間に流体の圧力差の大きさに応じた適切な密着性を実現することができ、例えば、過度に高い密着性によりベーンと外筒部材との間の摩擦が増加して、回転エネルギーへの変換効率が悪くなることを防止することが可能になる。すなわち、流体の圧力変動が大きい場合でも、流体のエネルギー損失を少なく保つことができ、回転エネルギーへの変換効率が悪くなることを防止することが可能になる。 In addition, since there is a flexible and thin plate at the tip of the vane, it is possible to achieve appropriate adhesion according to the magnitude of the pressure difference of the fluid between the vane and the outer cylinder member, for example, excessively high It is possible to prevent the friction between the vane and the outer cylinder member from increasing due to the adhesion, and the conversion efficiency into rotational energy from being deteriorated. That is, even when the pressure fluctuation of the fluid is large, the energy loss of the fluid can be kept small, and it is possible to prevent the conversion efficiency to rotational energy from being deteriorated.
また、請求項2の発明によれば、板状部材は、ベーンの先端位置において、外筒部材の内壁に接する両方向に伸びるように配置されるので、ローターの回転方向に関わらず、柔軟で薄い板が押されて外筒部材の内壁に密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。
According to the invention of
また、請求項3の発明によれば、ベーンは、当該ベーンの先端位置において、外筒部材の内壁に接する方向に折り曲げられるように配置される板状部材である第一の板状部材とともに、当該ベーンの上面位置において、外筒部材の内部上面に接する方向に折り曲げられるように配置される板状部材である第二の板状部材と、当該ベーンの下面位置において、外筒部材の内部下面に接する方向に折り曲げられるように配置される板状部材である第三の板状部材とをさらに有し、第一の板状部材、第二の板状部材および第三の板状部材それぞれは、吸入口側と排出口側との流体の圧力差により、外筒部材の内壁、外筒部材の内部上面および外筒部材の内部下面それぞれに接触して吸入口側と排出口側とを隔絶するので、加工精度が低い場合でも、ベーンの先端と外筒部材の内壁との間のみならず、ベーンの上面と外筒部材の内部上面との間や、ベーンの下面と外筒部材の内部下面との間に隙間がある場合でも、これらの柔軟で薄い板が押されて外筒部材の内壁、内部上面および内部下面に密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率をより向上することが可能になる。
Moreover, according to invention of
以下に添付図面を参照して、この発明に係る回転装置の好適な実施例について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a rotating device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1および図2を用いて、実施例1における回転装置について説明する。なお、図1は、実施例1における回転装置の構成を説明するための図であり、図2は、実施例1におけるベーンおよび板の拡大図である。ここで、図1において、上段の図は、実施例1における回転装置であるタービン1を上から見た場合の俯瞰図であり、下段の図は、俯瞰図に示す構造を直線Aで切断した場合の断面図である。 A rotating device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the rotating device in the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of vanes and plates in the first embodiment. Here, in FIG. 1, the upper diagram is an overhead view when the turbine 1 that is the rotating device in the first embodiment is viewed from above, and the lower diagram is the structure shown in the overhead view cut along a straight line A. It is sectional drawing in the case.
図1に示すように、実施例1における回転装置としてのタービン1は、内壁が円形のケーシング11(外筒部材)の中にローター12が偏心されて配置される構成からなる。ケーシング11は、流体の吸入口16と排出口17を有し、また、ローター12には、複数のベーン(図1では、ベーン13a、13b、13c、13d、13e、13fの6枚)が収納されている。
As shown in FIG. 1, the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment has a configuration in which a
そして、図1に示すように、実施例1における回転装置としてのタービン1は、図7に示す従来のベーンモーターとしてのタービン4とは異なり、各ベーン13a〜13fそれぞれの先端位置に、柔軟かつ薄い板(図1では、板18a、18b、18c、18d、18e、18f)をそれぞれ有している。例えば、図1に示すように、ベーン13dは、その先端に板18dを有している。
As shown in FIG. 1, the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment is different from the turbine 4 as the conventional vane motor shown in FIG. 7 in a flexible and flexible manner at the tip positions of the
板18a〜18fそれぞれは、例えば、ゴムのような柔らかい材質からなり、ベーン13a〜13fそれぞれの先端位置に、ケーシング11の内壁の曲面と、ほぼ接するように湾曲して折り曲げられて配置されている。従って、板18a〜18fそれぞれの先端は、常に、ケーシング11の内壁の曲面に軽く触れている状態となる。ここで、図2に示すように、板18dは、ベーン13dの先端に接着、もしくは一体整形されている。また、板18dの厚さは、ローター12の回転を干渉しない程度に薄いものである。
Each of the
なお、図1に示すように、実施例1における回転装置としてのタービン1は、図7に示す従来のベーンモーターとしてのタービン4とはさらに異なり、全てのベーン13a〜13fにおいて、それぞれ突起部を有する。例えば、図1の断面図に示すように、ベーン13aは、突起部14aを有し、ベーン13dは、突起部14dを有する。そして、図1の断面図に示すように、ケーシング11は、その内壁の内側にガイド溝15を有し、全てのベーン13a〜13fの突起部は、ガイド溝15に嵌っている。これにより、全てのベーン13a〜13fは、ローター12の回転時には、ガイド溝15から出ることなく、ガイド溝15の位置に従って、ローター12から突出したり収納したりされる。
As shown in FIG. 1, the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment is further different from the turbine 4 as the conventional vane motor shown in FIG. 7, and each of the
このような構成からなるタービン1において、吸入口16の部分の流体と排出口17の部分の流体とに圧力差が発生すると、板18a〜18fそれぞれは、ケーシング11の内壁に押し付けられて密着し、ベーン13a〜13fそれぞれとケーシング11の内壁との隙間を解消する。これにより、流体が隙間を通過してしまうことを防ぐことができる。
In the turbine 1 having such a configuration, when a pressure difference occurs between the fluid at the
このようなことから、実施例1における回転装置としてのタービン1は、加工精度が低い場合でも、ベーン13a〜13fそれぞれとケーシング11の内壁との間の密着性を確保して、流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。すなわち、加工精度が低いためにベーンと外筒部材との密着が不十分な場合でも、流体の圧力差が発生すれば、その圧力差により、板18a〜18fそれぞれが押されて外筒部材の内壁に密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。
For this reason, the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment ensures the adhesion between each of the
また、ベーンの先端に板18a〜18fがあることにより、ベーン13a〜13fそれぞれとケーシング11との間に流体の圧力差の大きさに応じた適切な密着性を実現することができ、例えば、過度に高い密着性によりベーンと外筒部材との間の摩擦が増加して、回転エネルギーへの変換効率が悪くなることを防止することが可能になる。すなわち、流体の圧力変動が大きい場合でも、流体のエネルギー損失を少なく保つことができ、回転エネルギーへの変換効率が悪くなることを防止することが可能になる。
Further, by having the
なお、実施例1における回転装置としてのタービン1のように、突起部とガイド溝とによって、図7に示すタービン4におけるバネの機能を代替することにより、ベーンの先端に板18a〜18fを配置することで実現されるエネルギー変換効率の向上を、流体の流量が少ない場合においても、実現することができる。
In addition, like the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment, the
すなわち、図7に示すタービン4のようにバネを用いてベーンを外筒部材に押し付ける場合は、バネが伸びている時にも十分な押圧力を得ようとすると、バネが縮んでいる時には、過度の押圧力となり、摩擦損失が生じてしまうので、流体の流量が豊富であり、多少の摩擦によるトルク低下が気にならないような状況でしか使用できない。また、ローターの回転による遠心力によってベーンを外筒部材に押し付けるようにすることで、バネの機能を代替することができるが、ローターの低速回転時には押圧力が不足し、ベーンと外筒部材の隙間から流体が漏れ、損失が増加してしまうので、流体の流量が豊富であり、多少の漏れ損失は気にならないような状況でしか使用できない。 That is, when the spring is used to press the vane against the outer cylinder member as in the turbine 4 shown in FIG. 7, if a sufficient pressing force is obtained even when the spring is extended, Since this causes a friction loss, the flow rate of the fluid is abundant, and it can be used only in situations where there is no concern about a decrease in torque due to some friction. In addition, the function of the spring can be replaced by pressing the vane against the outer cylinder member by the centrifugal force due to the rotation of the rotor, but the pressing force is insufficient when the rotor rotates at low speed, and the vane and the outer cylinder member Since the fluid leaks from the gap and the loss increases, the flow rate of the fluid is abundant and it can be used only in situations where some leakage loss is not a concern.
従って、実施例1における回転装置としてのタービン1のように、突起部とガイド溝を用いて、ベーンを外筒部材の内壁に接するか、または外筒部材の内壁からぎりぎりの距離(例えば、0.1mm以下)を保つように位置決めした上で、ローター12を回転させるようにすることで、摩擦によるトルク低下や、押圧力の不足による漏れ損失が生じることなく、ベーンの先端に板18a〜18fを有することで実現されるエネルギー変換効率の向上を、流体の流量が少ない場合においても、実現することができる。
Therefore, as in the turbine 1 as the rotating device in the first embodiment, the vane is brought into contact with the inner wall of the outer cylinder member by using the protrusion and the guide groove, or a marginal distance (for example, 0) from the inner wall of the outer cylinder member. .1 mm or less), and by rotating the
上述した実施例1では、柔軟かつ薄い板が、ベーンの先端位置において、ケーシングの内壁に接する一方向に折り曲げられるように配置される場合について説明したが、実施例2では、柔軟かつ薄い板が、ベーンの先端位置において、ケーシングの内壁に接する両方向に伸びるように配置される場合について、図3および図4を用いて説明する。なお、図3は、実施例2における回転装置の構成を説明するための図であり、図4は、実施例2におけるベーンおよび板の拡大図である。 In the first embodiment described above, the case where the flexible and thin plate is arranged to be bent in one direction in contact with the inner wall of the casing at the tip end position of the vane has been described, but in the second embodiment, the flexible and thin plate is arranged. A case where the vane is disposed so as to extend in both directions in contact with the inner wall of the casing at the tip end position of the vane will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the rotating device in the second embodiment, and FIG. 4 is an enlarged view of vanes and plates in the second embodiment.
図3に示すように、実施例2における回転装置としてのタービン2は、実施例1と同様に、ケーシング21と、ローター22と、ベーン23a〜23fと、吸入口26と、排出口27とを有し、さらに、図示しない構成要素として、全てのベーン23a〜23fにおいてそれぞれ突起部と、ケーシング21の内壁の内側にガイド溝を有する。
As shown in FIG. 3, the
ここで、図2に示すように、実施例1における板18a〜18fが、一方向に折り曲げられるように配置される場合では、ローター12の回転方向は一方向(図1における反時計回り方向)に限られ、ローター12が逆方向(図1における時計回り方向)の回転をした場合は、板18a〜18fは、流体の圧力差によって押し付けられることはなく、機能することができない。
Here, as shown in FIG. 2, when the
そこで、実施例2における回転装置としてのタービン2においては、図3に示すように、各ベーン23a〜23fそれぞれの先端位置に、柔軟かつ薄い板(図3では、板28a、28b、28c、28d、28e、28f)が、実施例1における板18a〜18fとは異なり、ケーシングの内壁に接する両方向に伸びるように配置される。すなわち、図4に示すように、ベーン23dは、ベーン23dの両側に伸びて配置される板28dを有する。
Therefore, in the
このようなことから、実施例2における回転装置としてのタービン2は、ローター22の回転方向に関わらず、板28a〜28fが押されて外筒部材の内壁に押しつけられて密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することが可能になる。
For this reason, the
なお、板28a〜28fの先端の向きと、ローター22の回転方向とは常に同じとなるため、ケーシング21の内壁は、板28a〜28fの先端がひっかかることがないように、研磨されている必要がある。
In addition, since the direction of the front-end | tip of
上述した実施例1および2では、1つの柔軟かつ薄い板がベーンに配置される場合について説明したが、実施例3では、複数の柔軟かつ薄い板が、ベーンに配置される場合について、図5および図6を用いて説明する。なお、図5は、実施例3における回転装置の構成を説明するための図であり、図6は、実施例3におけるベーンおよび板の拡大図である。 In the first and second embodiments described above, the case where one flexible and thin plate is disposed on the vane has been described. In the third embodiment, a case where a plurality of flexible and thin plates are disposed on the vane is illustrated in FIG. This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the rotating device in the third embodiment, and FIG. 6 is an enlarged view of vanes and plates in the third embodiment.
図5に示すように、実施例3における回転装置としてのタービン3は、実施例1および2と同様に、ケーシング31と、ローター32と、ベーン33a〜33fと、吸入口360と、排出口370とを有し、さらに、図示しない構成要素として、全てのベーン33a〜33fにおいてそれぞれ突起部と、ケーシング31の内壁の内側にガイド溝を有する。
As shown in FIG. 5, the
ここで、実施例3における回転装置としてのタービン3においては、実施例1と同様に、各ベーン33a〜33fそれぞれの先端位置に、ケーシング31の内壁に接する方向に折り曲げられるよう柔軟かつ薄い板(図5に示す、板38a、38b、38c、38d、38e、38f)が配置される。
Here, in the
さらに、実施例3における回転装置としてのタービン3においては、実施例1と異なり、各ベーン33a〜33fそれぞれの上面位置に、ケーシング31の内部上面に接する方向に折り曲げられるように柔軟かつ薄い板(図5に示す、板36a、36b、36c、36d、36e、36f)が配置される。
Further, in the
さらに、実施例3における回転装置としてのタービン3においては、実施例1と異なり、各ベーン33a〜33fそれぞれの下面位置に、ケーシング31の内部下面に接する方向に折り曲げられるように柔軟かつ薄い板(図5に示す、板37a、37b、37c、37d、37e、37f)が配置される。
Further, in the
例えば、図6に示すように、ベーン33dは、ベーン33dの先端位置に板38dと、ベーン33dの上面位置に板36dと、ベーン33dの下面位置に板37dとの、3つの柔軟かつ薄い板を有する。
For example, as shown in FIG. 6, the
なお、図5に示すように、実施例3における回転装置としてのタービン3においては、各ベーン33a〜33fが収納される際に、同時に各板36a〜36fおよび各板37a〜37fを収容するための凹み39a〜39fをそれぞれ、ローター32に備える。例えば、ベーン33dが収納される際に、ベーン33dに対応して備えられる凹み39dは、板36dおよび板37dを収容する。
As shown in FIG. 5, in the
このようなことから、実施例3における回転装置としてのタービン3は、加工精度が低い場合でも、ベーン33a〜33fそれぞれの先端とケーシング31の内壁との間のみならず、ベーン33a〜33fそれぞれの上面とケーシング31の内部上面との間や、ベーン33a〜33fそれぞれの下面とケーシング31の内部下面との間に隙間がある場合でも、これらの柔軟で薄い板が押されてケーシング31の内壁、内部上面および内部下面に密着し、高圧側と低圧側とを確実に隔絶して流体の漏れ損失を減らすことができ、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率をより向上することが可能になる。
For this reason, the
すなわち、回転装置の作製費用を安くしようとした場合や、回転装置の材料がプラスチックなどであった場合、数十μm〜数百μmの隙間がベーンの上面や下面にできてしまう場合がある。このような場合においても、流体の漏れ損失を低減することができ、作製費用を低減したうえで、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率をより向上することが可能になる。 That is, when it is intended to reduce the manufacturing cost of the rotating device, or when the material of the rotating device is plastic, a gap of several tens to several hundreds of μm may be formed on the upper surface and the lower surface of the vane. Even in such a case, the leakage loss of the fluid can be reduced, the production cost can be reduced, and the efficiency of converting the fluid energy into rotational energy can be further improved.
なお、バネを用いた回転装置においても、本発明の特徴である柔軟かつ薄い板をベーンに配置することで、加工精度が低い場合でも、流体のエネルギーの回転エネルギーへの変換効率を向上することが可能になる。 Even in a rotating device using a spring, the flexible and thin plate, which is a feature of the present invention, is arranged on the vane, so that the conversion efficiency of fluid energy into rotational energy can be improved even when the processing accuracy is low. Is possible.
上述してきたように、本発明にかかわる回転装置は、流体の圧力差によってベーンと外筒部材との密着性が高まる。これにより、流体の圧力差が大きい時には、高い密着性により確実に流体の漏れを防止し、流体の圧力差が小さい時には、密着性は確保されるとともに、密着性が適度に弱まることで摩擦損失は低下する。また、流体の圧力差が大きい時には、摩擦も大きくなるが、高圧力により十分なトルクがあるため摩擦によるエネルギー変換における損失の割合は少ない。また、流体の圧力差が小さい時には、密着性が弱まるが、その分、隙間に流体を押し込むための圧力も少なく、さらに、柔軟かつ薄い板を用いることで、漏れ損失は少ない。すなわち、流体の圧力差の大小に関わらず、流体のエネルギーの回転エネルギーへの高い変換効率を得ることができる。 As described above, in the rotating device according to the present invention, the adhesion between the vane and the outer cylinder member is increased by the pressure difference of the fluid. As a result, when the pressure difference of the fluid is large, fluid leakage is surely prevented by high adhesion, and when the pressure difference of the fluid is small, the adhesion is ensured and the adhesion is moderately weakened, resulting in friction loss. Will decline. Further, when the fluid pressure difference is large, the friction also increases, but since there is sufficient torque due to the high pressure, the rate of loss in energy conversion due to friction is small. Further, when the pressure difference between the fluids is small, the adhesion is weakened. However, the pressure for pushing the fluid into the gap is small, and furthermore, the use of a flexible and thin plate reduces the leakage loss. That is, high conversion efficiency of fluid energy into rotational energy can be obtained regardless of the magnitude of the fluid pressure difference.
そのため、本発明にかかわる回転装置は、安定した圧力や流量が得られないために利用することができなかった様々な「力」をエネルギー源として利用できるようになる。それは、例えば、風力や、波力、人の運動などに起因する力などである。 For this reason, the rotating device according to the present invention can use various “forces” that could not be used because a stable pressure and flow rate cannot be obtained as an energy source. This is, for example, wind power, wave power, force due to human movement, and the like.
また、本発明にかかわる回転装置は、低流速、低圧力であっても高いエネルギー変換効率を実現して動作するため、小型化および高出力化を行なう場合に有利である。すなわち、これまで回転装置(タービン)を設置できなかった狭い場所(水道管の中や、ガス管の中)でも、本発明にかかわる回転装置を利用することができる。また、本発明にかかわる回転装置は、小型軽量化して人体の身体に取り付け、人の運動によってタンクに圧力をかけてタービンを回転させ、その回転力を利用して発電を行なって、携帯機器に電力を供給することなどにも用いることができる。 In addition, the rotating device according to the present invention operates with high energy conversion efficiency even at a low flow rate and low pressure, and is therefore advantageous for downsizing and high output. That is, the rotating device according to the present invention can be used even in a narrow place (in a water pipe or a gas pipe) where a rotating device (turbine) could not be installed so far. In addition, the rotating device according to the present invention is reduced in size and weight and attached to a human body, pressure is applied to the tank by human movement to rotate the turbine, and the rotational force is used to generate electric power for portable equipment. It can also be used to supply power.
以上のように、本発明に係る回転装置は、水や空気など流体の持つエネルギーを回転エネルギーに変換する場合に有用であり、特に、流体のエネルギーを回転エネルギーへ変換する効率を向上することに適する。 As described above, the rotating device according to the present invention is useful when converting the energy of a fluid such as water or air into rotational energy, and in particular, improving the efficiency of converting fluid energy into rotational energy. Suitable.
1、2、3、4 タービン
11、21、31、41 ケーシング
12、22、32、42 ローター
13a、13b、13c、13d、13e、13f、23a、23b、23c、23d、23e、23f、33a、33b、33c、33d、33e、33f、43a、43b、43c、43d、43e、43f ベーン
14a、14d 突起部
15 ガイド溝
16、26、360、45 吸入口
17、27、370、46 排出口
18a、18b、18c、18d、18e、18f、28a、28b、28c、28d、28e、28f、36a、36b、36c、36d、36e、36f、37a、37b、37c、37d、37e、37f、38a、38b、38c、38d、38e、38f 板
39a、39b、39c、39d、39e、39f 凹み
44a、44b、44c、44d、44e、44f バネ
1, 2, 3, 4
Claims (3)
前記外筒部材の内部に偏心されて配置された回転自在のローターと、
前記ローターに対して突没自在に設けられたベーンと、を備え、
前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて前記ローターの回転に変換する回転装置において、
前記ベーンは、当該ベーンの先端位置において、前記外筒部材の内壁に接する方向に折り曲げられるように配置される、柔軟な材質からなる薄い板状の部材である板状部材を有し、
前記板状部材は、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差により、前記外筒部材の内壁に接触して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶することを特徴とする回転装置。 An outer cylinder member having a fluid inlet and outlet;
A rotatable rotor arranged eccentrically inside the outer cylinder member;
A vane provided so as to be able to project and retract with respect to the rotor,
In the rotating device that receives the pressure difference of the fluid between the suction port side and the discharge port side to the vane and converts it into rotation of the rotor,
The vane has a plate-like member that is a thin plate-like member made of a flexible material, arranged to be bent in a direction in contact with the inner wall of the outer cylinder member at a tip position of the vane,
The plate-like member is in contact with an inner wall of the outer cylinder member due to a fluid pressure difference between the suction port side and the discharge port side to isolate the suction port side from the discharge port side. Rotating device.
前記第一の板状部材、前記第二の板状部材および前記第三の板状部材それぞれは、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差により、前記外筒部材の内壁、前記外筒部材の内部上面および前記外筒部材の内部下面それぞれに接触して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶することを特徴とする請求項1に記載の回転装置。 The vane, together with a first plate member that is the plate member disposed so as to be bent in a direction in contact with the inner wall of the outer cylinder member at the tip position of the vane, at the upper surface position of the vane, The second plate-like member, which is the plate-like member disposed so as to be bent in the direction in contact with the inner upper surface of the outer cylinder member, and the lower surface of the vane is bent in the direction in contact with the inner lower surface of the outer cylinder member A third plate-like member that is the plate-like member arranged to be
The first plate-like member, the second plate-like member, and the third plate-like member each have an inner wall of the outer cylinder member due to a fluid pressure difference between the suction port side and the discharge port side, 2. The rotating device according to claim 1, wherein the suction port side and the discharge port side are separated from each other by contacting an inner upper surface of the outer cylinder member and an inner lower surface of the outer cylinder member.
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