JP2010242671A - ベーン式回転装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒状内周面(11)によって画定されるロータ室(19)を有する筒状体と、ベーン付きロータとを有する。空気排出開口が(50)が、ロータ室の軸線方向の一定長さ範囲にわたって複数設けられ、軸線方向で隣接する空気排出開口が相互に間隔をあけられ、且つ、該円周方向で見て、相互にオーバーラップされるように配置される。ベーンは、フェノール類原料としてビスフェノールAを50−100重量%含むレゾール型フェノール樹脂硬化物およびポリフッ素化エチレン樹脂を含む板状のマトリックス材と、該マトリックス材内に当該マトリックス材の厚さ方向で相互に積層して埋設された複数枚の平坦なポリエステル繊維織布とからなり、該ロータハウジングの円筒状内周面と摺動する該半径方向外側縁面に該ポリエステル繊維織布が積層状態で現れるようにする。
【選択図】図3
Description
円筒状内周面を有する筒状壁及び該筒状壁の両端に取り付けられた第1及び第2端壁を有し、内部にロータ室を有するロータハウジングと、
該ロータハウジング内で、該ロータハウジングの軸線方向で延びる回転軸線を中心に回転可能とされたロータと、
該ロータの回転軸線に対して半径方向で変位可能にして該ロータに取り付けられた板状のベーンであって、該ロータの回転に伴い該ロータハウジングの円筒状内周面と摺動する半径方向外側縁面を有する板状のベーンと、
を有するベーン式回転装置であって、
前記ベーンが、板状のマトリックス材と、該マトリックス材内に当該マトリックス材の厚さ方向で相互に積層して埋設された複数枚の平坦なポリエステル繊維織布とからなり、該マトリックス材がフェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%含むレゾール型フェノール樹脂硬化物およびポリフッ素化エチレン樹脂を含み、該ロータハウジングの円筒状内周面と摺動する該半径方向外側縁面に該ポリエステル繊維織布が積層状態で現れるようにした、
ベーン式回転装置を提供する。
該空気排出開口が、ロータ室の軸線方向の一定長さ範囲にわたって複数設けられ、軸線方向で隣接する空気排出開口が相互に間隔をあけられ、且つ、該円周方向で見て、相互にオーバーラップされるように配置されたベーン式エアモータとすることができる。
該第1及び第2端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第1及び第2ラジアルベアリングと、
該モータハウジングに連接されて、該第1端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第1端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
を有し、
該第1端壁が、
該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、当該第1端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第1ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第1ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第1ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
を有し、
該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有するようにすることができる。
上記端壁部の外側端面が、上記通気溝に連通するとともに該ラジアルベアリングに対向配置された通気凹部を有するようにすることができる。より具体的には、通気凹部が、端壁部の外側端面に形成され上記円筒孔から外側端面に沿って半径方向外側及び周方向に延びる環状凹部と、端壁部の外側端面に形成され該環状凹部から半径方向に延びて通気溝と連通する半径方向凹部とを有するようにすることができる。これは、ラジアルベアリングのロータ室側に空気圧を確実に伝え、上述のグリースの漏出を防止しようとするものである。
上記支持軸部の端部に支持軸部と同軸状にして固定され支持軸部と共に回転されるようにした軸状回転部材を有し、該軸状回転部材が所定以上の回転数で回転されるときに、上記圧搾空気供給室に圧搾空気を供給するために上記ケーシングに設けられた空気供給流路を制限して当該ロータの回転数を抑制するガバナーを有し、
該ガバナーの上記軸状回転部材が、その半径方向に延び、アウターレースのロータ室側とは反対側の端面に近接するようにされた環状面を有するフランジを備えるようにすることができる。このようにすることにより、ロータの回転に伴ってガバナーの軸状回転部材が回転した場合、フランジがアウターレースに近接した状態で回転するので、圧搾空気供給室内の圧搾空気の空気圧がラジアルベアリングのインナーレース及びアウターレース間に直接かからないようにすることができ、それにより、上述のグリースの漏出を低減することが可能となる。
円筒状内周面を有する筒状壁及び該筒状壁の両端に取り付けられた第1及び第2端壁を有し、内部にロータ室を有するモータハウジングと、
該モータハウジング内に、該円筒状内周面の中心軸線と平行で該中心軸線から間隔のあけられた回転軸線を中心に回転可能とされたロータであって、該回転軸線に沿って該第2端壁を貫通して延びる出力軸部、及び、該第1端壁内に延びる支持軸部を備えるロータと、
該ロータに取り付けられたベーンと、
を有し、
圧搾空気をロータ室内に供給し、該圧搾空気により該ベーン付きロータを回転駆動し、ロータの回転駆動を終えた圧搾空気を該円筒状内周面に開口する空気排出開口からロータ室外へ排出するようにしたベーン式エアモータであって、
該第1及び第2端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第1及び第2ラジアルベアリングと、
該モータハウジングに連接されて、該第1端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第1端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
を有し、
該第1端壁が、
該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、当該第1端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第1ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第1ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第1ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
を有し、
該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有するようになされ、
該空気排出開口が、ロータ室の軸線方向の一定長さ範囲にわたって複数設けられ、軸線方向で隣接する空気排出開口が相互に間隔をあけられ、且つ、該円周方向で見て、相互にオーバーラップされるように配置されており、
圧搾空気をロータ室内に供給する空気供給開口が、該円筒状内周面における該筒状壁の略中央位置に開口するよう設けられているベーン式エアモータを提供する。
本発明で使用されるレゾール型フェノール樹脂は、フェノール類原料の一部としてビスフェノールAを使用したものである。フェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%で含むレゾール型フェノール樹脂とは、原料フェノール類の50−100モル%でビスフェノールAを使用して製造したレゾール型フェノール樹脂である。好ましい態様では、フェノール類原料としてビスフェノールAを80−100モル%、より好ましくは90−100モル%、最も好ましくは100モル%で含む。ビスフェノールAの量が少ないとポリエステル繊維織布との親和性が不足し、機械的強度が低下する。
レゾール型フェノール樹脂およびポリフッ素化エチレン樹脂の混合は、一般に揮発性溶剤に溶解されたレゾール型フェノール樹脂と、ポリフッ素化エチレン樹脂を公知の方法で混合することにより行うことができる。なお、揮発性溶剤に溶解されたレゾール型フェノール樹脂の固形分は一般に約30−65重量%であり、溶液の粘度は約800−8000cP、好ましくは1000−4000cPにされる。ポリエステル繊維織布に含浸する方法は公知の任意の方法が使用できる。たとえば樹脂溶液を保持する容器にポリエステル繊維織布を浸漬し、その後不要な樹脂溶液をロールなどにより除去し、その後必要に応じて溶剤を除去してプレプリグを作成し、ついで複数枚のプレプリグを加熱加圧下に保持して樹脂を硬化する方法によることもできる。硬化条件は一般的には120−180℃、4−9MPaである。
補強基材としては、縦糸および横糸として綿番手20の紡績糸を使用し、縦糸の打ち込み本数を43本/インチ、横糸の打ち込み本数を42本/インチとし平織にて作成したポリエステル繊維織布を使用した。
攪拌機、温度計および冷却管を備えたセパラブルフラスコに、ビスフェノールA300gと37%ホルムアルデヒド水溶液192gを投入し、撹拌しながら25%アンモニア水溶液9gを投入した後、常圧下で昇温し90℃の温度に到達後、2.5時間縮合反応をさせた。その後、0.015MPaの減圧下で80℃の温度まで昇温して水分を除去した。
ついで、メタノール64gを添加して常圧下で85℃の温度まで昇温し、4時間縮合反応させて濃縮し、これを樹脂固形分60重量%になるようにメタノールで希釈してレゾール型フェノール樹脂の固形分60重量%のワニスを作成した。
得られたレゾール型フェノール樹脂のGPC測定による数平均分子量Mnは900、分子量分布の分散度Mw/Mnは5.6であった。なお、GPCの測定条件は後述の通りである。
以下に示す表1は、以上のようにして制作されたベーンの成分組成(重量%)と、それに対応するベーンを上述のベーン式エアモータに装着して行った耐久試験の結果を示している。また、表1では、ベーン材に関し行った材料特性を併せて示している。成分組成及び材料特性の測定は以下に基づく。また、ビスフェノールAとフェノールの比率はモル%で、他の成分組成の数値はすべて重量%である。
GPC測定方法:
装置:東ソー社製HLC−8120
カラム:東ソー社製TSKgel G3000HXL[排除限界分子量(ポリスチレン換算)1000]1本に続けて、TSKgel G2000HXL[排除限界分子量(ポリスチレン換算)10000]2本使用。
検出器:東ソー社製のUV−8020
分子量の数値はポリスチレン標準物質による検量線から算出した。
曲げ強度、引張強度、引張歪の測定:JIS K6911の規定に準拠して求めた。
この耐久試験の結果から分かるように、従来のベーン式エアモータにおけるベーンの耐久時間がせいぜい2〜10時間程度であったのに対し、本願発明に係るエアモータでは100時間を越える極めて長い耐久時間を可能としている。
Claims (10)
- 円筒状内周面を有する筒状壁及び該筒状壁の両端に取り付けられた第1及び第2端壁を有し、内部にロータ室を有するロータハウジングと、
該ロータハウジング内で、該ロータハウジングの軸線方向で延びる回転軸線を中心に回転可能とされたロータと、
該ロータの回転軸線に対して半径方向で変位可能にして該ロータに取り付けられた板状のベーンであって、該ロータの回転に伴い該ロータハウジングの円筒状内周面と摺動する半径方向外側縁面を有する板状のベーンと、
を有するベーン式回転装置であって、
前記ベーンが、板状のマトリックス材と、該マトリックス材内に当該マトリックス材の厚さ方向で相互に積層して埋設された複数枚の平坦なポリエステル繊維織布とからなり、該マトリックス材がフェノール類原料としてビスフェノールAを50−100モル%含むレゾール型フェノール樹脂硬化物およびポリフッ素化エチレン樹脂を含み、該ロータハウジングの円筒状内周面と摺動する該半径方向外側縁面に該ポリエステル繊維織布が積層状態で現れるようにした、
ベーン式回転装置。 - 該ベーンが、該ポリエステル繊維織布を25−35重量%、該レゾール型フェノール樹脂を40−60重量%、該ポリフッ素化エチレン樹脂を10−30重量%の範囲で含む、請求項1に記載のベーン式回転装置。
- 該レゾール型フェノール樹脂と該ポリフッ素化エチレン樹脂とはその重量の比率が100:20−100:45の範囲とされた、請求項1又は2に記載のベーン式回転装置。
- 該レゾール型フェノール樹脂がフェノール類原料としてビスフェノールAを90−100モル%含むものである請求項1乃至3のいずれかに記載のベーン式回転装置。
- 該ポリフッ素化エチレン樹脂が四フッ化エチレン樹脂である、請求項1から4のいずれか1項記載の摺動部材。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のベーン式回転装置が、圧搾空気をロータ室内に供給し、該圧搾空気により該ベーン付きロータを回転駆動し、ロータの回転駆動を終えた圧搾空気を該円筒状内周面に開口する空気排出開口からロータ室外へ排出するようにしたベーン式エアモータであって、
該空気排出開口が、ロータ室の軸線方向の一定長さ範囲にわたって複数設けられ、軸線方向で隣接する空気排出開口が相互に間隔をあけられ、且つ、該円周方向で見て、相互にオーバーラップされるように配置された
ベーン式エアモータ。 - 該複数の空気排出開口が、該軸線方向で中央の空気排出開口と、該中央の空気排出開口の両側に配置された複数の空気排出開口であって、それぞれ、該中央の空気排出開口から軸線方向で離れるに従って、該ロータの回転方向を基準として上流側に離れるように配置されている請求項6に記載のベーン式エアモータ。
- 該ロータが、該回転軸線に沿って該第2端壁を貫通して延びる出力軸部、及び、該第1端壁内に延びる支持軸部を備え、
当該ベーン式エアモータが、
該第1及び第2端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第1及び第2ラジアルベアリングと、
該ロータハウジングに連接されて、該第1端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第1端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
を有し、
該第1端壁が、
該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、当該第1端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第1ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第1ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第1ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
を有し、
該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有することを特徴とする請求項6又は7のいずれかに記載のベーン式エアモータ。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のベーン式回転装置が、圧搾空気をロータ室内に供給し、該圧搾空気により該ベーン付きロータを回転駆動し、ロータの回転駆動を終えた圧搾空気を該円筒状内周面に開口する空気排出開口からロータ室外へ排出するようにしたベーン式エアモータであって、
該ロータが、該回転軸線に沿って該第2端壁を貫通して延びる出力軸部、及び、該第1端壁内に延びる支持軸部を備え
該第1及び第2端壁に取り付けられ、それぞれ、該支持軸部及び該出力軸部を回転自在に支持する第1及び第2ラジアルベアリングと、
該ロータハウジングに連接されて、該第1端壁とともに圧搾空気供給室を形成し、該第1端壁を通して該ロータ室内に圧搾空気を供給するためのケーシングと、
を有し、
該第1端壁が、
該筒状壁の端面に当接して該筒状壁の円筒状内周面とともに該ロータ室を画定する内側端面及び該ロータの軸線方向で反対側の外側端面と、当該第1端壁を貫通してロータの該支持軸部を通す円筒孔を有する端壁部と、
該外側端面から該ロータ室とは反対方向の該圧搾空気供給室内に延び、該第1ラジアルベアリングを収納するベアリング収納凹部を画定する円筒状壁部であって、第1ラジアルベアリングのアウターレースの外周面が嵌合固定される内周面を有し、該第1ラジアルベアリングが該アウターレースと、該アウターレースと同軸状にされて該支持軸部の外周面に嵌合固定されるインナーレースと、該アウターレース及びインナーレースの間に設けられた複数の転動部材とから構成されるようにする円筒状壁部と
を有し、
該円筒状壁部の端面から該内周面に沿って該端壁部の外側端面まで至る通気溝を有することを特徴とするベーン式エアモータ。 - 該第1端壁の該端壁部が、該円筒孔の壁面から該端壁部内を半径方向外側に延びて該端壁部の外周面に開口して大気に連通する半径方向孔を有することを特徴とする請求項8又は9に記載のベーン式エアモータ。
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